人們常用“掘地三尺”來(lái)形容找東西的決心,不過(guò),3尺為1米(1尺約為33厘米),這樣看來(lái)似乎也沒(méi)挖多深嘛。那么,假如我們決心更強(qiáng)一些,強(qiáng)到不挖到底不罷休的程度,每秒向下挖1尺,我們能不能一直挖下去,直到挖到地球的另一面呢?
好吧,不得不承認(rèn),這是一個(gè)既無(wú)聊又瘋狂的問(wèn)題。說(shuō)它無(wú)聊,是因?yàn)榇蠹叶贾赖厍蚴且粋€(gè)球體,盡管不是一個(gè)非常圓的球體,但從幾何學(xué)的角度講,我們肯定可以從這個(gè)球體上的任意一點(diǎn)開(kāi)挖,然后通過(guò)中心,挖到與之相對(duì)的另一點(diǎn)。但實(shí)際情況可就沒(méi)有做幾何題這么簡(jiǎn)單了,因?yàn)榈厍蚩刹皇且粋€(gè)“表里如一”的大鉛球,其內(nèi)部復(fù)雜的狀況會(huì)讓我們的“挖通地球”計(jì)劃受到重重考驗(yàn)。不過(guò),這樣才有挑戰(zhàn)的價(jià)值嘛!【1】
假設(shè)我們挖的洞的直徑為1米,按照每秒向下挖1尺(約33厘米)的速度,我們每秒大約需要搬運(yùn)半噸重的土石!這可不是一般人能勝任的體力活,而且越往下挖,搬運(yùn)土石所消耗的能量就越多。但所幸這些問(wèn)題還是可以靠機(jī)器來(lái)解決的,挖掘機(jī)、盾構(gòu)機(jī)、打洞機(jī)……很多機(jī)器改裝一下就能滿足要求啦。【2】
挖掘和搬運(yùn)土石的問(wèn)題還算好解決,但隨著挖掘深度的增加,新的問(wèn)題出現(xiàn)了——洞里越來(lái)越熱了!由于地質(zhì)活動(dòng)、放射性元素的衰變放熱,以及地殼的保溫作用等因素,地球內(nèi)部的溫度遠(yuǎn)比我們想象的要高,通常深度每增加1千米,溫度就會(huì)升高35℃!所以,每秒1尺的挖掘在2小時(shí)內(nèi)就會(huì)達(dá)到極其危險(xiǎn)的環(huán)境——溫度高得都快把水燒開(kāi)了!而此時(shí)我們才挖了不到3千米,連地殼(平均厚度為17千米)都還沒(méi)挖穿,更別說(shuō)挖穿地球了!【3】
除了高溫,壓強(qiáng)的變化也成了致命的威脅。當(dāng)深度達(dá)到莫霍面時(shí),壓強(qiáng)為1.2萬(wàn)個(gè)大氣壓;當(dāng)深度達(dá)到古登堡面時(shí),壓強(qiáng)已高達(dá)140萬(wàn)個(gè)大氣壓!在這種壓強(qiáng)下,就連超級(jí)小強(qiáng)水熊蟲(chóng)都不可能存活(水熊蟲(chóng)最多在6000倍的大氣壓下生存)。巨大的壓強(qiáng)不僅會(huì)直接傷害人體,還會(huì)使正常空氣的成分變得對(duì)人體有害。比如,人在高壓環(huán)境中吸入氧氣可能會(huì)引發(fā)氧氣中毒,而地下5千米深度處的氣壓就足以使氧氣變成劇毒。【4】
【小提示】
莫霍面,指地殼與地幔的分界面,由克羅地亞地震學(xué)家莫霍洛維奇發(fā)現(xiàn),其位置在地下6~30千米處變化?!?】
古登堡面,指地幔圈與地核外核的分界面,由德國(guó)物理地球?qū)W家古登堡發(fā)現(xiàn),其位置大約在地下2900千米的深處?!?】
面對(duì)高溫、高壓的考驗(yàn),我們能否通過(guò)呢?一般的隔熱防護(hù)服能保護(hù)人體在1000℃的環(huán)境中短時(shí)間活動(dòng),目前熔點(diǎn)最高的材料——鉿合金可承受4000℃左右的高溫,而目前制造出的耐高壓容器最多可承受幾千倍的大氣壓……有這些技術(shù)的幫助,我們似乎可以在地下再挖一陣子。不過(guò),當(dāng)我們面對(duì)地球的中心——地核的內(nèi)核時(shí),所有技術(shù)恐怕都不管用了,畢竟那里的溫度高達(dá)6000℃,壓強(qiáng)達(dá)到360萬(wàn)個(gè)大氣壓!完全不是人類(lèi)以現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)能夠安全通過(guò)的區(qū)域。如此看來(lái),我們想要挖通地球的計(jì)劃似乎已經(jīng)脫離了科學(xué)的范疇,想要實(shí)現(xiàn)它,就只能往科幻或者魔法的領(lǐng)域發(fā)展了。
小哥白尼·趣味科學(xué)畫(huà)報(bào)2015年11期