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把地壳打穿有无可能性?

为本次打穿地壳事件负责的是 IODP,即 International Ocean Discovery Program, 国际大洋发现计划。执行这次任务的是 IODP 的 360 航次。打穿地壳不是一次完成,本航 次是完成打穿地壳这个计划的第一步,在西南 印度洋的亚特兰蒂斯浅滩打一个大约 1300 米 深的钻孔。当然,1300 米是打不穿地壳的。 估计亚特兰蒂斯浅滩这个地方的地壳厚度是 2500 米左右。IODP360 航次打完以后,会 先研究一段时间再继续往深了打,计划打到 3000 米左右,就可以把亚特兰蒂斯浅滩的地 壳打穿了。

注定要上头条的西南印度洋

请大家思考一个问题,如果让你找一个地 方把地壳打穿,你会选择哪里呢?你肯定会首 选一个地壳最薄的地方吧!大陆地壳一般比大 洋地壳厚,所以应该选择在海里打钻。可是海 洋这么大,该选哪里呢?

我们换个思路,先想想大洋地壳是怎么来 的。大洋地壳是通过“海底扩张”生成的。简 单地讲,海底存在着洋中脊,洋中脊有岩浆出来,岩浆冷凝生成大洋 地壳。洋中脊不断涌出岩浆,就会把之前生成的大洋地壳给挤开。新 出来的岩浆又冷凝生成新的大洋地壳,然后又被更新的岩浆挤开。就 这样日复一日,年复一年,“子子孙孙无穷匮也”。

科学家还发现,海底扩张的速度是不一样的。最初,科学家按 海底扩张的速度把大洋中脊划分为快速扩张洋脊(每年扩张 8 ~18 厘米)、中速扩张洋脊(每年扩张 5.5~8 厘米)、慢速扩张洋脊(每 年扩张低于 5.5 厘米)。20 世纪 90 年代初,有科学家发现北冰洋 的 Gakkel 洋脊每年只扩张零点几厘米,这速度太慢了!后来发现, 扩张速度很慢的洋脊还有很多,科学家把它们称作超慢速扩张洋脊 (每年扩张 2 厘米以下),我们现在提到的这个西南印度洋中脊就 是超慢速扩张洋脊。

在超慢速扩张洋脊中,岩浆供应不足,大洋壳生成的速度慢,洋 壳就会 hold 不住地幔,导致地幔“上拱”(嗯,大概是这么个意思, 其实里面的机制还是相当复杂的)。总而言之,超慢速扩张洋脊的地 壳非常薄。

要想打穿地壳,仅仅满足地壳薄这一个条件是不够的。还要海水 足够浅,最好打钻的地方比较平整。科学家找了一圈,发现西南印度 洋的这个洋中脊居然满足全部条件。科学家在西南印度洋中脊发现一 个大概 25 平方千米的平台,这里的海水深度大约 700 米。科学家给 它取了一个十分高雅的名字:亚特兰蒂斯浅滩。于是,西南印度洋的 亚特兰蒂斯浅滩就光荣地被选中了。

低调而奢华的大洋钻探

前面提到这次打穿地壳事件是IODP做的, 可能大家之前都没怎么听说过它。但如果说到 中国的嫦娥计划、美国的登月、各种宇宙探测器, 大家都耳熟能详。IODP 可是能与之媲美的,只 不过一个上天一个入地。上天容易入地难,大 洋钻探之路走得坎坎坷坷。

大洋钻探比登月还要早。1957 年,科学 家就提出了打穿地壳的计划——莫霍计划。但 是,由于各种原因(其实主要是钱的原因), 莫霍计划夭折了。1966 年,美国科学基金会 资助成立了深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project,简称 DSDP),这次没有打穿地壳的 野心了,改成主要以打浅钻为主。1985 年, 大 洋 钻 探 计 划(Ocean Drilling Program, ODP)替代了深海钻探计划(DSDP)。大洋 钻探计划(ODP)逐渐发展到有 22 个国家加入, 所谓“科学是无国界的”。但是“科学家是有 国界的”,这 22 个国家共同出资支持大洋钻探 计划(ODP),按出资比例分配上船等方面的 科学家人数。2003 年,一个新的大洋钻探计划 诞生——综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,简称 IODP)。虽然综合大洋钻探计划(IODP)的计划目标很大,但是由于 原油价格的暴涨,钻探的成本也暴涨,光钻探船一天就要花费几十万美元, 使得综合大洋钻探计划(IODP)没能完成原定目标。说到底主要还是钱 的事呀!

 

2013 年,综合大洋钻探计划(IODP)结束后,又提出国际大洋发 现计划(International Ocean Discovery Program,IODP)。注意, 国际大洋发现计划和综合大洋钻探计划的缩写都是 IODP,而本文提到 的将要打穿地壳的是国际大洋发现计划。

所谓有人的地方就有江湖,科学界也是如此,大洋钻探也不例外。 本来,大洋钻探一直用的是美国的“决心号”钻探船。大洋钻探船就相 当于深海科研界的航母,谁有钻探船,谁就有话语权。美国拥有“决心 号”钻探船,自然是牛气哄哄了。没想到,日本造了一艘是美国“决心号” 钻探船五倍大的“地球号”钻探船。最初,日本“地球号”钻探船的领 导权是和美国共享的。好景不长,一山不容二虎,美国“决心号”和日 本“地球号”分手了。这次准备打穿地壳的IODP360航次用的就是美国“决 心号”钻探船。我国也给该计划出了钱,所以船上有两名中国科学家以 及一位随船记者。

放心,打穿地壳不会引起灾难

自从这次准备打穿地壳的计划被公布后,有些人就开始担心会不会 引起灾难。

比如,如果把地壳打穿,会不会导致火山爆发?不会。首先,计划 钻孔深度是 3000 米左右,打到的地方仍然还是固态的岩石,并不是打 到岩浆库。其次,这只是一个小小的钻孔,不知道比火山口要细了多少。 最后,实际上海底有很多很多火山,都没有引起灾难呢。

比如,有人担心打穿地壳以后,海水会沿着这个钻孔进入地幔,引 发灾难。实际上,地壳并不是铁板一块,存在着很多裂隙。海水早就进 入上地幔了。

比如,会不会打到天然气或者石油,引起爆炸?不会。这次准备打 穿地壳的地方在洋中脊,地质活动非常频繁,既不具备生成天然气或石 油的物质基础,也不具备储存天然气或者石油的条件。

比如,会不会把地球打爆炸了?不会。地球的半径大约 6371 千米, 这次设计钻孔深度为 3 千米,只占地球半径的 0.04%。前面已经提到, 地球上本来就有很多火山、很多裂隙,都没能爆炸,何况一个小小的钻孔?

总之,大家不要担心。科学家在做这件事之前,把可能出现的问题、 可能导致的后果都想到了,并且做了评估,在安全的前提下才会行动的。 所以,我们要做的就是,在一个安静的午后,买一本《科学 Fans》, 看看科学家们在折腾什么。

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  • hhh

    3年前 (2017-01-27)
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