北京时间2022年1月15日,位于南太平洋的岛国汤加,其境内的一处海底火山突然猛烈喷发,造成大面积的人员伤亡和经济财产损失。这又是一起严重的,由地球内部运动造成的自然地质灾难。

汤加火山

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深受自然地质灾难伤害的国家不止一个,而我们的老邻居日本却是经常受伤的那一个。据不完全统计,近十年来以日本东北海域附近总计观测到5570207余次地震

日本地震

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据有关媒体报道,日本海洋与地球科学技术研究机构的科学家们正在积极地投入到打穿地球的计划中。预计将在2030年在太平洋海底上用世界上超级先进的钻井船Chikyu(地球号)打通地壳达到地幔层面。

地球号

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并且,该团队现在已经向日本政府提出了申请600亿日元的项目经费。为什么打通地壳达到地幔层面要耗费如此庞大的人力物力?以及,日本为何如此积极地想要打穿地壳呢?

地球内部结构

在我们可以学习到的地理知识中,地球的半径为6731公里,其内部结构同我们平常见到的鸡蛋一样可以分为3层。地球的地壳就相当于鸡蛋的蛋壳,地幔相当于蛋清,地核相当于蛋黄。

地球结构

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我们现在所生活的地方就是地壳表层,主要由固态的岩石层组成,其厚度大约为3~70千米厚,占地球总体积的0.5%,总质量的0.8%。

其实,地壳表面是多是断裂的,由很多不规则的块体组成,它的外部呈现出高低起伏的状态,这也就造成了它的厚度各不相同。研究发现,像我国的青藏高原,其地壳厚度就达到了65公里以上,或者喜马拉雅山脉,它的厚度达到了78公里,然而海底的地壳厚度却仅仅只有10公里以下。

青藏高原形成

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在印度洋板块向北漂移的过程中,北部受到刚性的塔里木和柴达木地块的阻挡,从而导致青藏高原的地壳大规模缩短并变厚,然而印度洋板块的部分地壳又俯冲着插入在亚欧板块导致地壳重叠,所以青藏高原的厚度如此之大。

1910年,前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇意外地发现,地震波在传到地下50公里处有折射现象发生。他认为,这个发生折射的地带,就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。后来人们为了纪念他,就将这个分界面命名为莫霍界面,所以地壳与地幔的分界面就叫做“莫霍界面”。

莫霍界面

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地壳的下面是地球的中间层,叫做“地幔”,其厚度大约为2865公里,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。

地幔

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地幔又可分成上地幔和下地幔两层。由于地幔层内放射性物质分裂的结果,使整个地幔的温度都很高,大致在1000℃到2000℃或3000℃之间,这样高的温度足可以使岩石熔化,所以地幔很有可能是岩浆的发源地。并且压力很大,约50万~150万个大气压。地幔的下面是地核,地核的平均厚度约为3400公里。目前,地幔层面是我们人类还未曾到达和接触到的地方。

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地质灾害

我们经常能够通过电视上的新闻直播或者各种社交媒体上看见日本地震的消息。其实日本科学家设想打穿地壳的最主要目的就是为了研究地震。日本为何地震频发?主要原因与其所处的地理位置有关。

日本八大地方区分

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日本是一个岛屿国家,处在亚欧板块与太平洋板块的交界地带,也是环太平洋火山地震带,由于两大板块的相互碰撞,地壳活跃,所以日本火山、地震活动频繁。比如日本的特大地震“3.11大地震”,甚至达到了9.0级的地震强度,这次地震不仅造成了严重的人员伤亡和核辐射泄漏,还引发了巨大的海啸,给日本东北部造成了毁灭性的伤害。

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由于日本多发地震、海啸等自然灾害,所以日本的科学家们迫切地想要深入地了解地震,也就是了解地灾究竟是如何运作的,以便日本以后能够实现更加精准的防震技术或者能够达到预防地震发生的情况。但是想要打穿地壳并不是那么容易的。

地震

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我们可以从一些电影或者科普类型的纪录片中了解到,地球越到深处温度越高,普通的钻井机器根本受不了这样的高温。因为地幔和地核基本都是由岩浆构成,岩浆是液态的,如果真的把地壳面打通深入到了地幔层面,那么还很有可能导致岩浆到处喷发,对自然界的生物造成无法估量的伤害。

可怕的岩浆

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有理论研究表明,在地壳表层的时候每往地下深入100米温度就会升高1摄氏度,在深达3公里以上时,每深入100米温度升高2.5摄氏度到11公里,深度温度就已经达到了200摄氏度。

穿地计划

地球内部构造如此复杂而且岩石层坚硬、厚度极深,想要打穿地壳研究地幔层面不仅困难重重,还需要花费高昂的费用和庞大的人力成本。

要知道日本并不是第一个想要打穿地壳研究地幔的国家,早在上个世纪70年代的时候苏联就已经开始了自己打穿地壳的行动,这就是有名的科拉超深钻孔

科拉超深井,2007年。

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他们把地址选在了俄罗斯的北部,一个极其寒冷的地方,计划刚开始的时候人们信心十足,但在真正开始实施的时候却遇到了很多意想不到的困难,譬如我们现在能在各种社交媒体上搜索到的关于钻地过程中的一些恐怖传说。

但是有些人认为这些只是没有科学依据的鬼神传说而已。导致此次苏联穿地计划进展缓慢的主要原因,其实是地底坚硬的岩石层和有限的科学技术设备,以及当时苏联解体导致的资金方面缺陷。

2008年,该地址被废弃,科拉超深钻洞口被生锈的金属帽盖严

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直到1983年,苏联的钻井机器终于深入到了地底12262米的地方,而且发现其深度温度已经超过了180摄氏度,再往下钻就离熔岩层越来越近。这不仅会导致钻头融化还可能会引起岩浆喷发,所以苏联只好暂停了此次穿地计划,不敢再做更深入的尝试了。

岩浆喷发

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不过,让科学家们意外的是他们在地下7100米的位置发现了24种单细胞生物显微化石,这次的意外发现可能会帮助科学家们在关于地震或者生物细胞的研究领域取得进一步的科研成果。2006年俄罗斯出于对自身经济状况和科技水平的考虑,彻底停止了这个项目,最终这场由苏联发起的穿地计划以失败告终。

日本准备从海底出发

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上文中我们就提到过地壳表层的厚度是非常不均匀的,像山脉山峰这些地方的厚度可能达到几十公里以上,但是海底的厚度却只有10公里以下,所以日本科学家这次打穿地球的计划就从海底上进行。

他们此次选择了三个开钻地点,分别是夏威夷海岸,哥斯达黎加海岸还有一个靠近墨西哥湾。科学家计划开始在海底4公里的下方钻孔,然后再钻6公里的深度直达地幔。

但是问题也就接踵而来,首先,在海底进行钻地工程,由于海底的压力,可能会让大量的海水涌入被钻开的洞里面,导致海底面排出大量气体。这样就会造成强大的气压,从而引发周围地带的地震,而且地震活动一般会引发巨大的海啸灾难

可怕的海啸

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其次,在海底钻孔还会引发海底火山的喷发,会导致生活在海底的海洋生物死亡。最重要的是这次穿地计划无疑会给此次被选中的三个海岸带来毁灭性的灾难。日本完全就是置别人的生死于不顾,完完全全就是在作死。

打穿地球

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日本科学家设想打穿地壳的想法是非常自私且不负责任的。地球是属于大家的,需要我们每个人去爱护。并且,现在人们对于地球的内部结构并不是十分了解,如果现在贸然打穿地壳,万一在这个过程中发生什么意外造成无法掌控的事件,那么很有可能就会引发蝴蝶效应,导致全世界各个地方出现人为的自然灾难,后果不堪设想。