向地心世界進軍

科拉半島的鑽孔

在俄羅斯西北部的科拉半島，有一個深達1.2萬米的鑽孔——科拉超深鑽孔。它曾經是世界上最深的洞穴，也曾經是俄羅斯科學家們最引以為傲的科研成果，而現在，它被厚重的焊接金屬板封蓋起來，只剩下一個銹跡斑斑的科研站廢棄在地下。它是一個幾乎被忘卻的「冷戰項目」的遺迹，這個「冷戰項目」的目標並沒有涉及太空，而是指向了深深的地球內部。

1970年春天，蘇聯科學家們在科拉半島開始了鑽探工作，目標是在技術條件允許的情況下，深入到地殼中儘可能深的地方。

其實，在蘇聯人準備向地心「猛衝」之前，美國人也有過自己雄心勃勃的鑽探計劃——莫霍計劃。莫霍面是地殼和地幔之間的分界面，在陸地上，地幔位於大陸地殼以下3到6萬米的地方，但在海洋中，地幔大約只在海底5千米以下，這裡是鑽頭可以觸及的地方。1961年，美國人試圖從太平洋海底鑽到莫霍面，然後在莫霍面附近採集一些有價值的「樣品」用作科研，但在3000多米深的海底僅僅鑽了300多米之後，頂不住經濟壓力的美國政府便停止了撥款。

執著的蘇聯人則要「勤奮」得多，他們在科拉半島堅持了24年——蘇聯解體後，這個項目仍在堅持——1994年年底，科學家團隊鑽到了12263米深的地方。這裡是一層有著27億年歷史的岩石層，溫度超過了140℃，科學家們實在鑽不下去了，因為岩石已經不再堅硬，每當鑽孔撤回時它們就會像泥水一樣「流」回洞里。

當科拉半島的蘇聯科學家們懷著巨大耐心向下鑽的時候，他們的美國同行兼對手已經向太空發射了數十次飛船，到達了月球、火星甚至更遠的地方，在鑽探最終停止的時候，旅行者號宇宙飛船已經飛出了冥王星的軌道。科學家們開始感嘆，「地心旅行」要比「星際旅行」困難多了——考慮到地球1.2萬千米的直徑，科拉鑽孔的深度實際上是微不足道的，如果把地球看成一個蘋果，科拉鑽孔甚至還沒有見到蘋果皮下邊的果肉。

一個瘋狂的建議

深入地下世界是不容易的，只有大名鼎鼎的黎登·布洛克教授（凡爾納科幻小說《地心遊記》的主人公）和喬希·凱斯教授（科幻電影《地心末日》的主人公）完成過「地心之旅」的壯舉。前者從冰島的火山口跳了下去，在地下世界逛了一圈，然後被岩漿流衝到了西西里島，又在那裡被火山噴出地面；後者駕駛著一艘前所未有的地心航艦，深入地下引爆了核彈，讓地球核心再度轉動以產生地磁場——他拯救了全人類。

可惜，這些精彩的故事都是虛構的，全都源自小說家、導演們天馬行空的想像力。但有時候想像力比知識更重要，2002年，當《地心末日》的製片人拿著電影劇本找到大衛·斯蒂文森做科學諮詢之後，這位加州理工學院的物理學家就從中得到啟發，思考出了一種探測地球深處信息的辦法。

斯蒂文森認為，僅靠「鑽孔」來抵達地心的想法是不切實際的。首先，由於科里奧利效應，在距離地面不同深度的地方，地球自轉的線速度是不同的，越深的地方，線速度越小，如果朝著地心垂直地深鑽下去，最後得到的管道實際上是一條曲線管道，並不是從地面指向地心的直線，所以深度鑽探的路徑是難以設計的。其次，地核的溫度和太陽表面的溫度幾乎一樣高，而且內部的壓力無時無刻都想把鑽孔填埋，所以地下的裂縫（即鑽孔管道）也是不受控制的。因此，在地球內部開出一個深洞幾乎是不可能的。

但是，斯蒂文森提出了一個異想天開的方案：我們可以用氫彈炸出一條裂縫，然後灌入11萬噸鐵水（1500℃以上），這些鐵水以巨大的重量撕扯開地下的岩石，從而打開一條通向地球內部的道路。然後讓數千個柚子大小的探測器乘著灼熱鐵水的波濤順流而下，它們內部裝有各種先進的感應設備，其中的半導體材料用鑽石做成，因而可以承受4000℃的高溫。這些探測器將會記錄沿途的溫度、壓力和化學成分。因為無線電波無法穿透這麼厚的固態岩石，所有的測量數據將以地震波的形式傳向地面，最終被一個敏感的地震儀接收。斯蒂文森預計，這些鐵水和「柚子」將會以每小時16千米的速度向下移動，應該能在一個星期內抵達地核。

重啟地下之旅

當然，用氫彈炸出地球裂縫然後灌入鐵水的想法實在是太瘋狂了，在現實中恐怕行不通。不過，最近來自英國、美國、日本和德國的科學家們打算接手冷戰時期美國人中斷的莫霍鑽探，重新開啟地下之旅，這就是「新莫霍計劃」。科學家們準備花費10億美元和10多年的時間來做這個工程。雖然資金需求大、技術難度仍然非常高，但科學家們認為這些投入非常值得，因為這項工作在地質學、生物學上都具有重大的意義。

「新莫霍計劃」在地質學上的意義是顯而易見的，如果能夠抵達莫霍面，人類可以加深對地幔的認識。地幔是地球內部體積、質量最大的地質層，而且它涉及到地球本身的演化和起源的問題（幾乎所有的海底和大陸都起源於地幔），但我們對地幔的了解卻很少，原因就是我們無法獲得純凈的地幔岩石樣品。迄今為止，科學家們見到的地幔樣品都是經過了複雜的地質運動才來到地表的，它們都已經受到了污染，科學家們只能參考隕石（因為有的隕石和地幔樣品的化學組成相似，而它們並沒有受到污染）和地震波，間接研究地幔。一件原始純凈的地幔樣品將會是一個珍貴的寶物，就像阿波羅計劃帶回的月球岩石一樣。

探尋地下存在神秘生命的可能性是「新莫霍計劃」另一個巨大的意義。我們曾經鑽到的最深的地方超過了1.2萬米，在那種地方，壓力和溫度都是很高的，不可能存在《地心遊記》中描述的史前怪獸，但是科學家們相信，那些被稱為「極端微生物」的超級細菌卻能夠在地下難以置信的困難條件中存活下來。就拿生活在深海熱泉附近的細菌來說，它們不需要陽光、不需要氧氣，可以忍耐數百攝氏度的高溫。而一些地下細菌更加神奇，最令人印象深刻的是一種叫做抗輻射奇異球菌的聚-嗜極生物。這個超級生物可以在許多種不同的極端條件下生存下來——它可以被晒乾，可以承受高劑量的紫外線以及人體致死量2000倍的電離輻射。

為了在莫霍面活下去，超級生物需要能夠以類似於聚-嗜極生物的方式克服多重困境。它們將不得不承受數千米岩石的壓力，忍受100℃以上的高溫，還要接受缺乏營養物質的挑戰。因此，莫霍計劃的吸引力不僅在於期望從地幔處找到生命，更在於觀察生命所能承受的極限。這裡有許多基礎的科學問題需要得到解答，比如生物圈最深處在哪裡？莫霍面那裡有什麼生命？它們如何與地球生物圈中的其他生物聯繫起來？……那些生物有可能保留著原始地球的線索，或者擁有獨特的活性酶，這些可能會在生物醫學中有所用途。量化生物圈的範圍和活動，以及理解深層生命與深層碳的相互作用，可能會幫助人類尋找到新能源或者新的策略來對抗全球變暖。

史上最難的任務

參與新莫霍計劃的國際科學家們希望儘快到達地幔，他們已經初步選定了三處可能實施鑽探的地點，這些地點全都在太平洋里地殼較薄的地方。這項工程是很浩大的，科學家們必須找到一條合適的路線，鑽通超級堅硬的岩石，然後使用直徑30厘米、長度1萬多米的鑽探管插入地幔，一旦取得樣品，還必須施以足夠大的壓力，設法將海水壓入鑽出的孔中，以便使地幔樣品能被順利提上來……這就像是把頭髮絲般的鋼絲豎直懸在游泳池中，在游泳池底部插一個直徑0.1毫米、3米深的孔。而且，在海上鑽探是一件非常困難的事情，因為鑽井平台一直在隨著海水上下移動，所以很難保證工作進程的穩定性。目前所能用到的技術都是用於石油和天然氣行業的常規鑽井技術，這些技術還需要進一步改進。

最令科學家們擔心的問題仍然是經費問題，由於經濟的不景氣，為野心勃勃的新莫霍計劃籌集資金已經變得越來越困難了。日本政府建造了一艘專業的深海鑽井船——「地球號」，它在2002年第一次下水，可以攜帶1萬米的鑽井管道，它已經準備好執行新莫霍計划了，但是要使它正常工作，每天的花費將近50萬美元，另外，鑽頭的使用壽命也很短，只有50到60個小時——科學家們需要成千上萬的鑽頭才能磨穿地殼，所以10億美元的預算很可能是不夠的。

考慮到這些情況，，一些科學家心裡已經打了退堂鼓，但是另一些科學家仍然信心十足，他們相信對地幔的研究將是人類未來科技最重要的發展方向，各國政府應該會加以支持，就比如日本，他們不僅建造了「地球號」，還將莫霍鑽探看成是日本人的「登月計劃」。如果日本政府的支持可以和其他國家的資金聯合起來，人類的鑽探管道可以在2020年初到達地幔。