不知你有沒有想過,我們的地球深處,是一個怎樣的世界呢?
1864年,法國著名作家儒勒·凡爾納,在他的小說《地心遊記》中,有聲有色地描寫了地下的情景:那裏有漫長的地下隧道和浩瀚的地下海洋,有怪異的史前動物和遠古的原始森林。看了這部小說的精彩描述,不少人真的夢想做一次地心旅行呢!
其實,想做地心旅行的人早就有了。一位名叫西姆爾的美國人,出於對地下世界的大膽想象,計劃去那裏做一次旅行。他宣稱,地球內部是空的,很適合生物居住;在地球的南北兩極,有通往地心的進口和出口。於是,他召集了幾千名信徒,開了個大會。
會上,他提出了一項關於組織南極探險隊的計劃,並且擬好了一份與地球內部居民建立貿易的草案。
1830年,一艘由海豹皮製成的帆船,帶著一群探險家出發了。結果可想而知,南極洲未到達,通往地球內部的大門更沒有找到,西姆爾的探險計劃就宣告失敗了。
到目前為止,人們還沒有能力自由地鑽到地球中心去活動。按照目前的科學技術水平,我們采掘的礦井,最深隻能到達一兩千米,而我們鑽井一般的深度也超不過5000米。為了特殊的目標而打的超深鑽井,最大鑽探深度也不過萬米左右。
可是,地球的半徑有多少呢?足足有6300多千米!對於6000多千米的半徑來說,一兩千米、最多隻有10千米的深度,就像我們吃蘋果時,用刀子劃破了薄薄一層蘋果皮一樣。蘋果皮與蘋果核差距甚遠,所以我們今天真的無法確切地知道地心深處到底是什麼。
為了揭開地底下的奧秘,18世紀英國物理學家卡文迪許,花了幾十年的時間,計算出地球物質的平均密度:每立方厘米5.52克;他計算出了地球的質量是597600億噸。
現在科學家發現,地球外層地殼的密度是每立方厘米2.67克,隻有地球平均密度的一半。由此可見,地殼以下的物質要比岩石重得多。這些重物質究竟是什麼呢?
法國地質學家多布裏從天外來客——隕石中受到啟發。原來隕石分成兩大類:一類是石隕石;一類是鐵隕石。很多人推測,隕石就是小行星的碎片。那麼,石隕石很可能是小行星的外殼;而鐵隕石很可能就是小行星的內核。多布裏認為,地球的情況與行星很相像,地球內部的物質也許是鐵和鎳,地球的外部則是岩石。
可是,這種用隕石來證明地球結構的方法,畢竟依據不足,難以令人信服。
當然,人們也並不是對地球一無所知。因為地球總是每時每刻在活動。人們運用自己已經掌握的知識,對許多來自地下深處的信息進行分析和判斷,也就可以大概推測出地下的情形了。
地球上的火山活動告訴我們,地下有熾熱的岩漿。同時,我們還可以根據已經流到地球表麵上的岩漿,把地下的岩漿分成含矽酸鹽比較多的酸性岩漿和含矽酸鹽比較少的堿性岩漿兩類。但是,岩漿來源於地下幾十千米的地方,最深也不過幾百千米。那麼再深下去的地下是什麼呢?
於是我們又找到了另一種了解地下情況的武器:地震。我們知道,一年之內地球上大震小震不斷。地震產生的地震波可以在地下傳播很遠,地震波在地下傳播時,傳播的速度與地層深度有一定關係。人們發現,地球內部有兩個引起地震波變化的深度,一個在地下33千米處,另一個在地下2900千米處。在33千米深處,地震波傳播速度突然加速;而到了地下2900千米深處,地震波速度突然下降。
為什麼地震波傳播的速度會發生變化呢?原來,地震波傳播速度的快慢與通過的物質狀態有關。如果是在固態物質中傳播,速度就慢;如果在液態物質中傳播,速度就快些。據此,我們可以判斷出,在地下33千米以內,一定是固態的物質,就是我們可以看到的各種各樣的岩石,科學上稱這一層為“地殼”。由33千米至2900千米,地震波的傳播速度相比在地殼之內的速度要明顯快得多。我們可以由此推斷出,這裏可能存在著一種近似於液態的岩漿物質,科學上稱這一層為“地幔”。當地震波傳到2900千米以下,一直到地心,又再次減慢時,我們推測,這一部分可能又變成固態物質,因此把它稱之為“地核”。就這樣,地球被劃分成地殼、地幔、地核3個圈層。