花了300年 人類向地心只走了0.2%(圖)

花了300年，人類向地心只走了0.2%。（圖片來源：Adobe stock）

當層出不窮的太空歌劇片把人類的足跡拓展到銀河盡頭，我們對地底的幻想，卻停留在幾十年前的《地心遊記》——跳進火山口，發現伊甸園，聽起來更像奇幻而非科幻。但其實，在宇航員搶盡風頭的同時，地質學家從沒閒著。

300多年來，科學家對腳下這顆球體的研究從未停止，人類難以克服的困難也許正橫亙在地底，而非遠在天邊……

進軍地心並不是什麼新鮮的想法，科學界對它的討論已有數百年之久。早在17世紀，英國科學家羅伯特•胡克就設想過挖掘一條穿過地核的隧道作為新的旅行方式，並致函牛頓進行討論。可惜後來兩人交惡，這個設想也就此擱淺。

19世紀，法國科學院的學者們又重新撿起這一想法，那是經典物理學的黃金時代，人們沉浸在物理學大廈即將完工的喜悅中，許多人樂觀地認為本世紀或下世紀內人類就可以抵達地心。以當時的技術條件來看，鑽一個直通地心的洞可比發射飛出太陽系的飛行器簡單多了。

阿瑟•柯南道爾爵士是這個美好幻想的堅定支持者之一。他筆下的大偵探福爾摩斯享譽全球，但許多人可能不知道，除偵探小說外，柯南道爾還創作過一系列科幻小說，主人公為喬治•愛德華•查林傑教授。

查林傑教授於《失落的世界》中初次出場，從這部小說開始，巨猿、恐龍和蠻荒生物大規模進入讀者的視野，它堪稱後來《金剛》和《侏儸紀公園》的祖師爺。一九二九年，柯南道爾又出版了《地球痛叫一聲》，在這部小說裡，柯南道爾將行星想像成海膽般有硬殼的生物，它們從遍佈宇宙的以太中汲取養分；而查林傑教授打了一口八英里深的井，穿過地殼抵達了地球母親裸露的內臟。

再往前追溯，上一部出自名家之手、意圖征服地心的科幻小說大概就得推到凡爾納那篇《地心遊記》了。無論柯南道爾還是凡爾納，他們似乎都想不出什麼辦法克服橫亙在人類與地心之間的最大障礙：地溫梯度。每向下一百米，溫度要升高兩到三度，雖然緩慢，但十分無情。以全球平均地溫梯度每百米3℃計算，地下四千米處溫度超過水的沸點，地下十千米處可達到普通打火機火焰的溫度，而地心處——雖然尚無精確數據，但地質學界普遍認為地心溫度在6000℃以上。

太陽表面也不過5000多攝氏度而已。從這一角度說，征服地心比抵近太陽還要困難。

但科幻小說家畢竟不是鑽井工程師，地溫梯度並不能阻擋人類的想像力，凡爾納與柯南道爾乾脆忽視了它，假設地底深處的環境仍然允許人類生存，以方便故事進行下去。

二戰結束後，冷戰的大幕拉起，美蘇兩個超級大國在所有科學領域都展開了競爭。除了家喻戶曉的星球大戰計劃、阿波羅計劃以外，當年美蘇的目光並不只是盯著星空，同樣也投向了腳下的大地。相比遙遠的月球、火星，離我們僅有6000多千米的地心似乎是個更具吸引力的探索目標。

宇航學家們忙著射火箭放衛星送載人飛船上天，地質學家們同樣沒閒著。1958年，美國啟動了「莫霍計劃」（Project Mohole）：在大洋底開一口超深井，直達地殼與地幔的分界線——莫霍面。如果做成這件事，其意義將足以與阿波羅計劃比肩，美國將成為第一個挖通地殼的國家！

蘇聯不甘落後，二十世紀六十年代初，蘇聯地球科學家制定了他們自己的超深鑽井方案——俄羅斯莫霍計劃（Russia Mohole），但進展並不迅速。

另一方面，美國原本計劃用三億美元完成莫霍計劃，可惜事與願違，大地母親好像並不歡迎人類的拜訪，隨著鑽井深度增加，自牛頓時代以來的美好幻想逐漸被打破：工程師們真切感受到了地溫梯度的威力，每前進一米，鑽頭都要經受更高溫度的考驗，金屬能對付堅硬的岩石，但高溫令它們變得脆弱柔軟；此外，地層壓力梯度是征服地心的又一巨大障礙，超深井的井壁承受著來自周圍數千米厚的地殼的水平壓力，這口井就像插進地球深處的一根脆弱蛋捲，怎樣維持井壁不崩潰令工程師們費盡了心思。

他們甚至無法保證鑽頭向下垂直前進！

覺得一根鋼管很堅硬？把幾百幾千根鋼管連起來試試，它們會組成一根柔軟的金屬麵條，地下岩石的硬度並不均一，使得鑽頭很容易帶著後面幾千米長的的鑽桿偏離垂直線，需要上面的操作者們及時糾正。

為了抵抗地底深處的高溫高壓，鑽頭的材料、形狀、鍛造工藝都需要精心設計，造價不菲；另一方面，鑽頭雖然堅固，但磨損速度依舊驚人地快，有時僅僅掘進幾十米就必須更換；為了維持井壁穩定，還要使用套管、鑽井液，而每一樣都不是便宜貨……到1965年，該計劃耗資已經超過1億1500萬美元，但成果相當令人失望。

高昂的費用令莫霍計劃被叫停，人們的注意力集中在更加震撼的阿波羅計劃上。

1969年，尼爾•阿姆斯特朗在月面上踩下了第一個人類腳印，這讓蘇聯領導人們如坐針氈，極力想要在其他方面扳回一城。

1970年，在北極圈內的科拉半島上，一項了不起的超級工程開始了。大陸地殼平均厚度為33千米，而大洋地殼平均厚度只有7千米，所以美國人選擇在墨西哥近海的海底向下打洞；但蘇聯人並沒理會這點，他們在列寧格勒州荒涼的曠野上豎起了一座鬱金香般的金黃井塔，為了保障這裡工作人員的正常生活，蘇聯人還在不遠處建起了整整一個城市——扎波利亞爾內。

自1970年開始，至1990年結束，上千名工作人員在這裡忙碌了二十年。1983年，科拉超深井抵達了12000米深度。1989年，科拉超深井的SG-3鑽孔抵達了地面以下12262米處。

當然，如果純粹只是向著地心挖洞，意義不大。科研鑽探除了追求深度之外，更重要的是取得岩心樣本。

岩石在漫長的時光裡會變得像黏土一樣柔軟，給一塊花崗岩施加一個微小的力，持續五千萬年，花崗岩可以變成任何形狀。《肖申克的救贖》裡說地質學所有的要素就在於壓力與時間，某種程度上來說，沒錯。

科拉井塔的岩心庫，看著很有冷戰背景科幻片中武器庫的感覺。當年蘇聯人希望這裡能夠引爆一顆「核彈」：世界上第一口抵達地幔的深井！他們對「深井冰」的執著簡直到了可怕的地步，曾經攔住美國人的難題沒能攔住蘇聯人，他們將材料力學利用到了極致，蘇聯的鑽頭經受住了高溫高壓的考驗，不停掘進，向下，再向下。

也許是深入地殼一萬兩千米這件事聽起來太過科幻，以致圍繞科拉井塔傳出了許多謠言：有人信誓旦旦地說這口井挖到了地獄，地質學家們從井口聽到了地獄裡罪人們的恐怖慘叫，更有人說SG-3鑽孔裡飛出了惡魔，導致當局不得不中止鑽探計劃。網上甚至可以找到所謂的「地獄錄音」。

深度12260米，是人類歷史上曾取得的最接近地心的物質。在這個深度，岩石與其中所含的礦物高度變質化，對地質學界而言，它比與之等重的鑽石還要珍貴。

1991年蘇聯解體後，科拉超深井項目隨之終止，15000米的目標也變得遙不可及。2008年，卡達的阿肖辛油井抵達12289米深度，首次打破SG-3鑽孔的紀錄；2011年，俄羅斯在庫頁島的Odoptu OP-11油井達到12345米深度，再次打破最深紀錄。然而，若考慮到海拔、井壁並不垂直等因素，科拉超深井的SG-3鑽孔依舊是人類世界裡離地心最近的地方。

更重要的是，這兩口「後來居上」的超深井都是石油生產井，而非鑽探井，它們不以取得岩心為目的，對地質學的貢獻遠遠無法與科拉超深井相提並論。

在柯南道爾的《地球痛叫一聲》中，查林傑教授那口井的深度是八英里，換算一下約為12.8千米，與半個世紀後科拉超深井的成就相去不遠，如此巧合實在令人遐想。

把地球看成是個雞蛋，經過美國與蘇聯幾十的年努力，我們連蛋殼都沒鑽透。抵達莫霍面至今是地質學家的一個夢，今天我們已經擁有了飛出太陽系外的探測器，但對腳下的大地依舊知之甚少。有個笑話說，「新地平線號」探測器駛向冥王星之前，我們對冥王星的瞭解能寫在一張撲克牌上。如果把我們對地球深部結構的瞭解寫下來，估計也就是十幾張撲克的事兒，保不齊還有富餘。

現實很嚴酷，不過科幻作家們已經無數次證明，物理規律從來攔不住他們的想像力。

《帶上她的眼睛》和《地球大砲》兩篇小說中提出了新的進軍地心方案：使用簡併態物質製造井圈與地心飛船。簡併態物質具有極高的密度，以致在地殼中可以自行下沉，就像石子在水中下沉那樣。形成簡併態物質本身就需要相當極端的溫壓條件，因此地溫與地層壓力也對它無可奈何。但很可惜的是，製造簡併態物質和製造《三體》中的水滴差不多，對目前的物理學界來說實在有點過於遙遠。

冷戰落幕後，由於汲取了蘇聯的教訓，各國在科技研發方面越來越注重效益與實際收穫，而非追求政治上的象徵意義。耗資巨大的超深井計劃在世界範圍內都進入了平穩發展的階段，蘇聯人那種十年狂飆突進一萬米深度的盛況多半是不會再現了。