040401地心之旅-张少泉- 第1部分

　　张少泉：中国地震局地球物理研究所研究员，先后在中国科学院地球物理所和中国地震局地球物理研究所工作，现任中科院科普报告团成员。　

　　主讲内容：　

　　今天我讲的题目是《地心之旅》。大家听这题目很怪，因为这件事情还没实现。那么什么时候能进入“地心”？看来是一个遥遥无期的事。所以我今天讲的《地心之旅》，着重点不是一个已经成熟的科学成果，而是一个在探索路上我们所做的努力。过去我们认为，地球核心是一个固体的内核，它的外核，是一个液体的。这是一个丹麦的地球科学家莱曼发现的，整个地球基本上是固体，惟有外核是液体，外核包围内核在转，这几年发现不是那么简单。中国的地震学家宋晓东发现地球的内核也在旋转，外边的外核跟着转，地幔也跟着转，最后转到地壳。1864年儒勒˙凡尔纳写了一部小说《地心游记》。写的是一个教授，带着他的侄子从冰岛的一个沉睡的火山口进去，大概三个月时间，借着地中海的一次火山喷发，给他喷出来了。沿途看到了生物、动物、岩石和很多奇形怪状的东西。我们觉得，这个《地心游记》最终到的地方实际上是地球的表层。为什么呢？当时的科学就认为地球是一个坚硬的外壳，里边包着一个软软的岩浆，离开地面就叫地心。20世纪90年代末，美国一个科幻大片《地心浩劫》再次为人们进入“地心”打开思路。人们通过“地心之旅”进入到地核里面去，干嘛呢？解救地球。科学幻想始终影响着科学家。　

　　现在太空探测已经引不起世人的兴趣，那何不用核弹炸开一条路到“地心”去探险呢？这类似于科幻小说的情节，出现在权威科学期刊英国《自然》杂志的一篇文章中。这就是加洲理工学院的达维史蒂文森在2003年5月15日出版的《自然》杂志上提出一种探测“地心”的构想。他的构想是：先在地表引发威力达数百万吨黄色炸药威力的核爆，挖掘长与深各三百米，但宽度只有一公米的壕沟，然后注入数十万吨的炽红熔铁，熔铁像巨大的刀锋切开地球的岩层，灌入铁水的同时，科学家会在其中放入一个葡萄柚大小的由特殊材料制成的探测器。探测器随着热的铁水逐渐渗入地球内部，大约１个星期之后能够到达地球外核附近。在实施这个计划之前，我们要想知道下面情况，必须要打钻、取样，现在国外打得最深钻是14公里，国际上有一个大陆深钻计划，中国是三个主要负责国家之一，在中国青藏地区，这次打一个8公里深的深钻。以后会有无人驾驶的飞船，虚拟人驾驶的飞船进入“地心”，我想最后应该有一个载人飞船的阶段。　

　　（全文）　

　　今天我讲的题目是《地心之旅》。大家听题目就很怪，因为这件事情还没实现，现在仅仅是一个太空之旅。咱们的飞船刚刚上天，还没有登月。那么什么时候才能够进入地心，进入地核呢，看来是一个遥遥无期的事。但是事物的发展非常快，有可能在你们在世的时候会看到这一天，为什么呢？因为我们对地下不了解，要搞清地震预报也必须了解地下，特别是要进入地心。进入地心可以人去，也可以派代表去，也可以派我们的工具，手的延长工具去。总之还要达到，人要进入地心，你连脚底下的地方都去不了，你还跑什么月球，跑什么火星。所以我今天讲的《地心之旅》，着重点不是一个已经成熟的科学成果，而是在一个探索路上我们所做的努力。我们先讲一下整体的一个发展历程。　

　　19世纪和19世纪以前，上天入地的神话和幻想自古有之。中国的“嫦娥奔月”，咱们的《封神演义》，土行孙就是钻到地下去了。所以过去老早就有这个想法，自古有之。但是能够成文的还是在1864年儒勒·凡尔纳的《地心游记》。进入20世纪，地球科学获得空前发展。地球科学包括什么呢？传统的地理学、地质学、古生物学、包括地球物理学、地球化学等等，都属于地球科学领域。由于这样一些学科的发展，使得我们能够利用地磁场、利用重力场的知识使我们的飞船能够离开地球飞入太空，没有这个场的知识是不行的。因为我们只有对电离层有所了解，对外空间有所了解，我们才能在上面遨游。因此我们说地学的知识是太空飞行的基础，同时也是我们进入地下的一个基础。因此我们说，由于这样一个科学的发展，奠定了“地心之旅”的科学基础，这是科学而不是幻想，更不是神话。幻想和神话有差别，因为前者要基于一定的事实。而幻想和真正的科学设想又有相当大的距离，因为它得掌握真正的科学规律。21世纪还没过几年，以后我想，我们应当能够实现“地心之旅”，进入我们脚下的地核、地幔、地壳，怎么能实现呢？我觉得很重要的一个，需要用航天和信息的高新技术日趋成熟的基础，没有信息做基础，如果没有这些航天的知识做基础，人在里面没有办法存活。没有一些新材料的研制，就没有办法耐高温、耐高压，因此技术是我们科学的一个延伸和它进一步发展的基础。因此我们认为，由于技术保障，就可以为我们未来的“地心之旅”提供技术条件，我想是这一个总的发展历程。　

　　下面我们谈一谈，因为是“地心之旅”嘛，是谈地球，那我们的地球是怎么样一个地球呢？是一个旋转的地球，一个演化中的地球，一个圈层结构的地球，作为一个行星家族中的一个成员的地球，而且是有着一个神秘核心的地球。　

　　大家看这个是咱们旋转的地球，四分之三蓝色的是海洋，四分之一深色的就是咱们的陆地。之所以有这样一个海陆分布，它有一个发展过程。而旋转，既是宇宙空间的固有特性，同时也是我们地球形状和内部很多结果的一个成因。再看演化中的地球，我们说演化中的地球就是指，今天的地球是地球历史的发展，从46亿年前，在太阳星系里边形成的地球。里边有很多固体颗粒，之后它本身通过内部的分化，开始形成了地核。只用大约一亿年的时间完成了地核，有了地核以后，才分出来外边的这样一个地幔，在地幔的基础上形成了上面的地壳，我们人生活在地面上，生活在地壳上，通常我们说生活在上面的一个岩石层上，岩石层就包括了地壳，包括了上地幔的顶层，或者说盖层，就是我们的岩石层。行星家族中的地球。太阳系是我们的母亲，我们排行老三，幸好我们离太阳不太近，没给烤焦了。也不是特别远，特别冷，我们不近不远，稍微靠太阳近一些。我们的左边有金星，右边有火星，所以现在才谈到，到火星上去旅行，因为最近。木星、土星能去吗？你没法落脚，那里没有固体，更远的行星是一堆气体。因此我们说，地球之所以出现是得天独厚，非常难得。而在地球演化中，出现我们人类，更是天之骄子。　

　　这张图很简单，但是非常神秘，而且最近我们才对地核有所了解。过去我们知道，地理是研究地表的，地质是研究稍微深一点的，地球物理是研究大结构的，而地球整体的动力学研究是这几年才形成一个规模。我们在研究这些地球动力过程里边，关于地球核心的作用，过去总认为地球核心就是一个固体的内核，它的外核，大家知道是一个液体的。这是一个丹麦的地球科学家莱曼，一位老太太发现的，整个的地球基本上是固体，惟有外核是液体。而过去认为，内核就是一个固态，包围它在转，这几年发现不是那么简单。咱们中国的地震学家到美国去合作，宋晓东发现地球的内核是在旋转的，多快呢？比板块运动要快几十倍，它在里边转，外边的外核跟着走，地幔也跟着转，最后转到地壳。这是一个重要成果。另外一个成果，地球科学里边有一门学科叫地球化学。化学的特点是研究物质成分的，结果发现在内核里边有什么呢？有核裂变的产物，它很可能是提供我们地球的外核、地幔和整个地球内动力的根本源。为什么我说神秘的内核，原因就在这里。到底里边的情况如何呢？应当说目前的研究还是一个起步。　

　　今天想跟大家介绍四部分内容。第一部分要从儒勒·凡尔纳的《地心游记》说起。大家看，这个背景很好看，这是什么呢？大陆漂移。这是我们把一个固定的地球变成一个动态的地球，一个很重要的学说。它的提出者叫魏格纳，是一个古气象学家，等他提出这个大陆漂移学说的时候，他已经综合了地学的很多领域。如果我们说，儒勒·凡尔纳给我们提出一个幻想的话，那么大陆漂移学说就为我们打开地下的大门开了一个口子。儒勒˙凡尔纳曾经说过：“凡是人能够想像到的事情，总有人最终能够实现它。”我想补充两句话，第一个，人只有能够想得到，才能做得到。你连想都想不到，不可能做到。第二个，你不要认为你自己做不到，就没人能做的到。你有了这两句话就敢想了。　

　　儒勒˙凡尔纳的《地心游记》在1864年发行。2004年是这本小说出版的140年，因为不是150年，所以可能没人搞纪念活动。但是我们搞地学研究的人，应当对这样一个小说的出现给予足够的关注。但是这个小说写的是什么呢？写一个教授，带着他的侄子从冰岛的一个火山口，沉睡的火山口进去了，然后走了一段时间，大概三个月时间吧，借着另外一个地方，在地中海的一个火山，在它喷发的时候，给他喷出来了。幻想是一种设想，但是沿途就讲了很多什么呢？在那里碰到的生物，碰到的动物，碰到的岩石，碰到奇形怪状的东西，五花八门。我们觉得，这个《地心游记》虽然最终它到的地方实际上是地球的表层。但是，我们不能苛求它。为什么呢？当时的科学就认为地球是什么呢？就是一个坚硬的外壳，里边包着一个软软的岩浆，离开地面就叫地心，我们现代人叫地核，当时没有核的概念，没有核，除了皮就是里边的囊，囊就是它的心。早期的作品很难避免陷入认识误区，为什么呢？人的认识离不开他的观察，他看到了火山喷发，喷发的东西凝固了，而凝固的东西浮在上边，底下还有熔化的岩浆，隔了一阶段，火山又喷发，人们很自然就进一步想，地球整体是不是里边都是岩浆的。所以这是当时的一个认识，而作为儒勒˙凡尔纳写小说，他根据当时的最新科学成果，当时人们的认识，写小说，那就是科学的。它不同于我们传统的神话，如《封神演义》等等，它指神话不是建立在当时的科学认识基础上。所以当初出现这样一些内部是“岩浆说”，或者“空心说”，我们说可以理解。但是如果现在你再写科幻小说，绝不能建立在过去的知识基础上，如果这样的话，那就犯天大的错误。　

　　这就是一个科幻大片《地心》，后来又翻译成《地心浩劫》。人们通过“地心之旅”进入到地核里面去干吗呢，解救地球。说明什么呢？当时因为地核里面停止工作了，发电机不转了，这个核反应不运行了。所以咱们地球外层的磁层就破坏了，没人保护了，太阳射线就直达地球上来，造成地面上什么现象呢？一些鸽子，大家知道，鸽子飞的定向靠脑子里的磁体，地球没有磁场了，它找不着方向了，找不着北了，到处乱撞，撞玻璃，撞汽车。另外有些人带着心脏起搏器的人，因为磁场变了，他那个起搏器也变了，好多人就死于非命。另外还有几个大的桥，旧金山的大桥熔化了。美国又充老大，组织了人，解救世界，组织六个人，一个女的，五个男的，作为地心航行员，然后直插地心。这是飞行员之一，一个女的，这是英雄中的英雄，六个人最后回来两个，一个是她，另外一个是她的朋友，中间还穿插了一段爱情的故事。这个小伙子原来是电脑的黑客，后来改邪归正，被这个队伍吸收了。在地面上注意观察有没有人破坏这次地心之旅。这是他们在进入地心之前，学习有关地球的知识。这是在进行地球物理场的测量，也是为了飞行做准备。这是他们全部的六个人，同舟共济，遇到很多风险。这是在飞行之前，他们发现一些异常情况，大家看，这是看一些气象的变化资料。因为地心里发生变化，磁场发生变化，气候天象也发生变化。这是介绍一个地方，他们在外边休闲的时候，看到异常现象，雷闪大作，你们看，整个都触电了。这是几个领导，他的领导正好是美国中央情报局的领导，也是一个背景，还有军方在一起商量，最后要起飞。这是他们总部一个负责人，老板。这是他们到现场去了，大家看前面就是这个飞船，这个飞船和咱们现