通過哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，人類最遠(yuǎn)已經(jīng)能夠看到距離地球140億光年的天體，人類發(fā)射的各種太空探測器已經(jīng)成功造訪了太陽系的七大行星，人類的足跡甚至已經(jīng)印在了月球上。然而，我們對自己腳下的地球卻知之甚少。

地心究竟有什么?為什么說“上天容易入地難”?讓我們循著科學(xué)家的思路去探究深藏地心的秘密。

1 進入地下巨型水晶洞

19世紀(jì)的著名科幻大師儒勒·凡爾納的作品《地心游記》講述了林登布羅克教授等人進入地心探索的故事，而今天科學(xué)家深入墨西哥地下水晶洞的探險活動，稱得上是一部現(xiàn)代版的《地心游記》。

2007年6月，一支由地質(zhì)學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的美國洞穴探險隊，對墨西哥奇瓦瓦沙漠中的一個巨大的地下水晶洞進行了勘測。由于洞里的溫度太高，濕度很大，為安全起見，探險隊員們個個都是全副武裝，看上去就像進行太空行走的宇航員。

為安全起見，探險隊員們身穿前后縫有十?dāng)?shù)個手掌大小冰袋的背心，外面套一件醒目的橘色洞穴探險服。他們的裝備還包括頭盔、戴在頭上的小型照明燈、可以吹出冷風(fēng)的呼吸面罩，以及手套和靴子，可謂全副武裝。但是，即便保護得如此嚴(yán)密，當(dāng)隊員們走進水晶洞時，仍然還是感到一股洶涌而來的、難以抵擋的熱浪，他們的衣服立即被汗水濕透。為防止中暑，隊員們每次進洞的時間不得超1過20分鐘。

進入水晶洞，只見一根根巨大的水晶柱晶瑩剔透，發(fā)出透明或半透明的金屬光澤，讓人感覺仿佛走進了一座地下“冰晶叢林”，景象極為壯觀。洞中有170多根巨大的水晶柱，最大的高達15米，直徑達12米。洞中的地面上和巖壁上還有一簇簇體積較小卻同樣晶瑩無瑕的水晶塊。

這是迄今發(fā)現(xiàn)的世界最大的水晶洞。位于墨西哥奇瓦瓦的奈卡山礦區(qū)地下約300米處，是石灰?guī)r中的一個馬蹄形的空穴。它是在2000年4月被一對墨西哥礦工兄弟意外發(fā)現(xiàn)的。

當(dāng)時，他們被眼前的所見驚得目瞪口呆，立即向墨西哥采礦公司的總工程師羅伯特·岡薩雷斯做了報告。后者意識到這是一個巨大的寶藏，果斷下令改變原先的挖掘計劃。但即使這樣，還是有幾根水晶柱因有人試圖移動而遭受了一定程度的損害。還有一個礦工受水晶洞里的巨大財富的誘惑，偷偷地從一個小洞潛入水晶洞，結(jié)果喪生洞里。當(dāng)他的尸體被人發(fā)現(xiàn)時，早已被洞中熱氣騰騰的水蒸氣烘烤得硬梆梆的了?，F(xiàn)在，為了保護這個稀世罕有的水晶洞，人們已經(jīng)在洞口安裝了鐵門。

奈卡山礦區(qū)是墨西哥鉛銀產(chǎn)量最大的礦區(qū)，同時也以盛產(chǎn)水晶而聞名。不過，雖然以前也有礦工發(fā)現(xiàn)過少量的小塊水晶，但從沒發(fā)現(xiàn)過如此大規(guī)模的水晶礦藏，連科學(xué)家也為之驚訝。那么，如此大規(guī)模的水晶礦藏究竟是怎樣形成的呢?

在對留存在水晶內(nèi)的氣泡進行了仔細(xì)的研究后，科學(xué)家描繪了水晶洞形成的“時間之旅”——大約2600萬年前，奇瓦瓦地區(qū)的火山活動開始活躍起來，奈卡山在這一過程中誕生。在奈卡山的地下約4千米處，有一個巖漿房，在巨大的地心壓力下，巖漿裹挾著各種礦物質(zhì)不斷地從斷層縫隙向上涌入礦床。大約60萬年前，巖漿逐漸冷卻，礦物質(zhì)開始從水中沉淀出來。在適宜的溫度、濕度，以及相對封閉的環(huán)境下，由礦物質(zhì)形成的微小晶體越變越大，最終形成了今天人們所看到的巨大的水晶柱。

水晶洞的形成過程還反映了周圍環(huán)境的變化。在水晶洞附近的其他一些洞穴里，或者因為溫度不穩(wěn)定，或者受其他環(huán)境條件變化的影響，只能產(chǎn)生一些較小的水晶礦。而水晶洞里的環(huán)境在千萬年間沒有發(fā)生過大的變化，洞中的溫度始終保持在44攝氏度以上，濕度90％～100％。也就是說，水晶柱一直處于水汽氤氳之中(人在這樣的環(huán)境中只能呆6至10分鐘)。

地面上，火山爆發(fā)，冰雪覆蓋，周而復(fù)始地改變著地表的面貌；而在不為人知的地底下，巨大的水晶緩慢而穩(wěn)定地生長著。直到1985年，礦工們?yōu)榱私档偷叵滤?，用巨大的水泵抽水，無意中排干了洞穴中的水，這才終止了水晶的繼續(xù)生長。 如今，科學(xué)家還在對這個巨大的水晶洞進行深入研究：挪威科學(xué)家從洞中提取樣本進行鈾釷年代測定，初步推斷：最大的水晶柱已有60萬年的歷史；美國科學(xué)家在水晶中尋找是否有存活的微生物；意大利科學(xué)家從水晶中萃取到已有約3萬年歷史的花粉，由此推斷：如今墨西哥的這片荒漠土地，在遠(yuǎn)古時代曾經(jīng)遍布森林……

相關(guān)鏈接 什么是水晶?

“水晶宮”內(nèi)仍在生長的晶簇，水晶是一種無色透明的大型石英結(jié)晶體礦物，其主要化學(xué)成分是二氧化硅，化學(xué)式為SiO₂，與普通砂子是一樣的。當(dāng)二氧化硅結(jié)晶完美時就形成水晶。水晶晶體屬六方晶系，常呈六棱柱狀，柱體為一頭尖或兩頭尖，多條柱體連接在一塊時通稱為晶簇。在自然界中，水晶常以晶簇出現(xiàn)，非常壯觀美麗。

水晶大多生長在地底下或同穴中，要求豐富的地下水資源，且地下水含飽和的二氧化硅。此外，還要求周圍環(huán)境的壓力為大氣壓力的2～3倍，溫度在550～600℃之間。滿足這些條件，再給予適當(dāng)?shù)臅r間，水晶就會依著三方晶系的自然法則結(jié)晶成六棱柱狀。通常，在人為控制狀態(tài)下，也即物理和化學(xué)條件都符合上述要求的條件下，水晶的生長速度大約為每天0.8毫米；在自然環(huán)境下，情形就沒有這么樂觀了。在自然環(huán)境下，由于原料、水質(zhì)、溫度、壓力等部一直處在變化當(dāng)中，很難達到理想狀態(tài)，因此需要數(shù)萬倍甚至數(shù)百萬倍的時間，才能達到與人造水晶相同的成長。這也正是為什么水晶的地質(zhì)年齡常以百萬年為計算基數(shù)、天然水晶為什么非常珍貴的原因。

相關(guān)鏈接 凡爾納的《地心游記》

《地心游記》是19世紀(jì)著名科幻大師儒勒·凡爾納的代表作之一，講述地質(zhì)學(xué)家林登布羅克教授在一本古老的書籍里發(fā)現(xiàn)前人曾到過地心旅行，于是親自去地心探險的故事?！兜匦挠斡洝肥侨祟悓Φ匦拿孛懿孪氲慕?jīng)典，曾多次被搬上電影或電視屏幕。由好萊塢拍攝、于2008年上映的同名影片是最新版本。

1863年5月24日，一個星期天，住在德國漢堡的地質(zhì)學(xué)家林登布羅克教授和他的侄子阿克賽爾在一本古老的書籍中發(fā)現(xiàn)并破解了冰島古代練金術(shù)士薩克努賽姆留下的一段秘密文字：“勇敢的旅行者，從斯奈菲爾火山口下降，你就能到達地心。我已經(jīng)嘗試過了。薩克努賽姆。”

林登布羅克決定帶侄子阿克賽爾前往冰島，可后者認(rèn)為到達地心是根本不可能的，因此以各種科學(xué)理論勸阻他，但他不為所動。在向?qū)П鶏u獵人漢斯的陪同下，他們?nèi)藦乃鼓畏茽柣鹕降幕鹕娇谕氯ァ?/p>

一路上，他們遇到了許多危險，如像充滿可燃?xì)怏w的洞室、陡峭的石壁等。有一次，他們因為缺水而命在旦夕，幸好漢斯發(fā)現(xiàn)了附近的一條地下河。林登布羅克將這條地下河命名為“漢斯河”。還有一次，林登布羅克和漢斯與阿克賽爾走散了，是一種奇怪的聲音讓他們與數(shù)千米之外的阿克賽爾取得了聯(lián)系，三人才得以重聚。他們沿著漢斯河繼續(xù)下行，不知下降了多久，終于發(fā)現(xiàn)了一個巨大的地下世界，那里有海，有樹，還有巨大的蘑菇。他們用樹木做了一個筏子，在海上泛舟。教授將這個海命名為“林登布羅克?！?。在海上，他們遇見了好幾種史前怪獸，目睹了魚龍與蛇頸龍的激烈戰(zhàn)斗。他們劃著筏子越過一個有著巨大間歇泉的島嶼，教授將它命名為“阿克賽爾島”。忽然一陣電閃雷鳴，海浪沖毀了筏子，他們被海浪沖到了海的對岸。

海岸上有許多史前植物和動物，包括各種巨大的昆蟲和乳齒象，海灘上還有許多白骨，甚至還有人類的頭骨。他們冒險進入史前森林，看見了一個高3.6米以上的史前人類正在放牧一群乳齒象。他們不能確定在這地下深處是否真的存在著一個人類文明，也不能確定這個生物究竟是像人的猿類動物，還是像猿的人類。因為不知道這個生物是否會對他們產(chǎn)生敵意，他們沒敢去驚動它。他們沿著海岸線繼續(xù)向前，發(fā)現(xiàn)了煉金術(shù)士曾標(biāo)出過的一條通道。遺憾的是，通道已被最近的一次塌方堵住了。由于無法通過堅硬的花崗巖，他們決定用火棉將巖石炸開。他們乘筏到海上躲避。然而，爆炸威力之大超出他們的預(yù)料，一時間天地轟鳴，海水翻騰，他們和筏子一起被卷入海水和巖漿中，感到無比驚恐和震憾。當(dāng)他們驚魂甫定時，卻發(fā)現(xiàn)已被從意大利南部的斯特龍博利火山口甩了出來。

回到漢堡后，林登布羅克教授被譽為“有史以來最偉大的科學(xué)家”，阿克賽爾與戀人重聚并成婚，漢斯回冰島繼續(xù)他平淡的生活。但林登布羅克教授還是感到有些遺憾，因為他的地心之旅由于一次意外被突然中斷。

科幻大師 儒勒·凡爾納

儒勒·凡爾納是19世紀(jì)法國著名的科幻小說和冒險小說作家，被譽為“科學(xué)幻想小說之父”。

1828年2月8日，凡爾納生于法國的南特，他的家就在南特港口附近。孩提時的好奇心促使他一趟趟地往碼頭上跑。這艘漂亮的三桅帆船是從什么地方開來的?這艘雙桅橫帆船要開往什么地方?他很快地就同船上那些差不多同齡的小水手打成一片，幻想著自己也能有那么一天遠(yuǎn)渡重洋，到神秘的異域國度探險。

18歲那年，凡爾納去巴黎學(xué)法律。在一次晚會上，他遇到了大作家大仲馬，二人的友誼從此開始，并一度合寫劇本，為凡爾納走上創(chuàng)作之路創(chuàng)造了有利條件。

從1863年起，凡爾納開始發(fā)表科幻冒險小說，以《在已知和未知的世界中的奇異的漫游》一舉成名。代表作為三部曲：《格蘭特船長的兒女》、《海底兩萬里》和《神秘島》。

凡爾納總共創(chuàng)作了66部長篇小說和短篇小說集，還有幾個劇本，一冊《法國地理》和一部六卷本的《偉大的旅行家和偉大的旅行史》。主要作品還有《氣球上的五星期》、《地心游記》、《機器島》、《漂逝的半島》和《八十天環(huán)游地球》等20多部長篇科幻歷險小說。

1905年3月25日，凡爾納因病去世。

2 在“地獄”的入口處

在凡爾納的《地心游記》中，地質(zhì)學(xué)家為探索地心的秘密，從斯奈菲爾火山口進入地球內(nèi)部，最后又意外地被從意大利南部的斯特龍博利火山口甩了出來。現(xiàn)代科學(xué)告訴我們，地球內(nèi)部的溫度高達數(shù)千攝氏度，人不可能通過火山口進入地心。不過，的確有科學(xué)家通過研究火山，藉以探究地球內(nèi)部的秘密。

馬薩亞火山是尼加拉瓜境內(nèi)的一座活火山，它上一次爆發(fā)是在2001年4月23日——突然噴發(fā)出的少量熾熱的火山灰和巖石灼傷了一名婦女的手臂，火山爆發(fā)還引發(fā)了一場大火，將停在火山口附近的幾輛小轎車和旅游客車燒毀。如今，地震檢波器正時刻監(jiān)測著這座火山的動靜。

站在馬薩亞火山口的邊緣向下俯看，深達600米的火山口煙霧繚繞，火山口四周的巖石犬牙交錯，看上去就像一個大張著的巨獸之口，難怪16世紀(jì)的西班牙修道士把這個火山口稱之為“地獄之口”。

古代尼加拉瓜人相信火山口里住著會噴吐巖漿的惡魔，為了平息惡魔的怒火，他們將少男少女投入火山口作為獻祭。除了這些被迫進入“地獄之口”的犧牲者，沒有人膽敢從馬薩亞火山口下去一探究竟。但是，對科學(xué)家來說，火山是研究地球內(nèi)部構(gòu)造的一個天然實驗室。自2006年起，地質(zhì)學(xué)家西蒙斯帶領(lǐng)的一個科學(xué)家小組就一直在這里進行火山觀察和研究。

西蒙斯是一位登山好手，他6歲開始與父親在山里徒步旅行，8歲時就登上了派克峰頂峰(海拔4267米)，從14歲開始從事專業(yè)攀巖運動，攀登過美國西部、秘魯和歐洲的許多巨大的冰瀑布和巖石山。在此過程中，研究地球地質(zhì)也成了他的愛好之一。

1997年，西蒙斯進入美國伍茲霍爾海洋研究所，從事地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)研究。他從那時開始到世界各地收集火山氣體樣本一從南極洲的埃里伯斯火山，到意大利著名活火山埃特納火山。2003年，西蒙斯和其他三位歐洲同行來到馬薩亞火山。三位科學(xué)家將各自的研究成果綜合在一起，對馬薩亞火山的整體情況有了一個更為清晰的了解。他們認(rèn)為，與其他火山不同，馬薩亞火山噴發(fā)出的氣體沒有經(jīng)過地下水過濾，而是通過火山系統(tǒng)直接排入大氣的，因此其化學(xué)成分在噴出地面的過程中沒有發(fā)生改變，研究這種直接來自地下巖漿房的、沒有受到污染的火山氣體，將有助于了解地球內(nèi)部的情況，了解火山爆發(fā)如何引起氣候變化，如何導(dǎo)致恐龍滅絕，同時還將有助于預(yù)測火山何時會再次爆發(fā)，火山灰對人類健康有什么樣的影響，等等。

西蒙斯計劃直接下到火山口底部采集火山氣體樣本，而火山專家通常則是在火山的外緣采集火山氣體樣本的。我們知道，火山氣體來自于地球深處的地?！案邏哄仭崩锏臒霟岬膸r漿，浮力和壓力驅(qū)使巖漿向上噴涌，在接近地面時，壓力得到緩解，氣體被釋放出來，并開始形成泡泡，就像平時打開蘇打水瓶蓋時產(chǎn)生的現(xiàn)象一樣。這些氣體最終沖破地殼薄弱處，從火山口、海底噴氣孔、間歇泉和熱泉等處慢慢滲漏出來。一些大規(guī)模的猛烈的火山噴發(fā)，如歐洲大陸唯一的活火山——維蘇威火山噴發(fā)，印度尼西亞火山島上的喀拉喀托火山噴發(fā)，都是曾對地球歷史產(chǎn)生重大影響的事件。

當(dāng)氣體從地殼逃逸到大氣中，便立即開始發(fā)生改變，與空氣中的微小粒子結(jié)合在一起，形成看得見的一片陰霾。在晴朗的天氣里，火山灰云從火山口裊裊飄出，掠過火山口邊緣，向四周散去。遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，火山就像是一堆悶燃著的巨大的篝火。

西蒙斯的目的是要在這些氣體在地面散開并進入大氣之前，在它們?nèi)匀槐３种欢舛鹊臅r候收集到它們。為達到這個目的，他打算直接下到冒煙的火山口底部，用便攜式儀器收集氣體樣本，然后帶回實驗室進行研究。

西蒙斯知道他不可能將火山提起來看看下面是怎么回事，也不可能回到過去看地球形成之初是什么樣子，但他認(rèn)為，火山氣體和火山熔巖可以提供許多線索，用以解開地球內(nèi)部、地球表面、大氣、海洋等的形成之謎。、 各種氣體從馬薩亞火山口逸出，包括二氧化碳、水蒸氣、二氧化硫和硫化氫等，西蒙斯感興趣的只有一種，這就是氡氣。2002年，西蒙斯被暴風(fēng)雪困在南極洲一周，他正是從那時起開始考慮收集火山口氡氣樣本的。他說，“這是了解從地幔巖漿到地面噴發(fā)火山活動過程中缺失的一環(huán)?！?/p>

氡是一種無色無味氣體，室內(nèi)如果含有氡對人體是非常有害的。吸入這種氣體，其放射性可增加人的致癌風(fēng)險。氡氣是由來自地殼和地幔中的放射性元素鐳、釷等，在長期而緩慢的核衰變過程中蛻變而產(chǎn)生的。

西蒙斯認(rèn)為可以把氡氣視為大自然的“計時鐘”。氡氣可衰變成各種已知半衰期的同位素。例如，氡222同位素，在從巖漿房中被釋放出來后，會迅速地衰變成釙218，其半衰期為3.82天，通過對氡同位素的分析，科學(xué)家就可以探知巖漿從地幔到達地面的過程和速度。西蒙斯說，如果我們不知道巖漿從地幔到達地面的時間表，那么我們對于火山活動的了解就非常有限。此外，通過火山氣體從地底下噴出的速度，可獲知是否有新形成的巖漿進入巖漿房，而新巖漿進入巖漿房則是火山即將爆發(fā)的一個先兆。

對于西蒙斯他們來說，下到火山口底部，最大的危險不是火山爆發(fā)，不是令人窒息的有毒火山氣體，也不是因高熱中暑或火山口內(nèi)壁倒塌，而是在往下攀爬時，巖石松動下落，砸在下面的同伴的身上。

火山口底部是一個全然不同于地面的環(huán)境。在火山口石壁坍塌之處，被熔巖灼焦的大大小小的黑褐色巖石散落一地，小的如豌豆，大的如越野車。在火山口里，沒有空氣流動，也就沒有風(fēng)；沒有植物生長，也就沒有任何可以遮蔽之處。在攀登者的腳下，傾斜的地面發(fā)出嘎扎聲，腳下一不小心就會打滑。

“感覺就像走在滾珠軸承上。”西蒙斯的一位同事說。巖石也很鋒利?！叭绻悴恍⌒幕?，也許就會摔成一塊‘比薩餅’?！?/p>

為安全起見，當(dāng)一個人往下去的時候，先下去的人就得躲在巨石的后面等待。因此，西蒙斯他們每次從火山口頂部下到底部，需要花上兩個小時。

在離火山口僅幾米處，就可感覺到火山氣體呼呼地向外逃逸，那聲音聽起來就像海浪拍打著礁石。西蒙斯他們在火山口底部安裝好便攜式儀器，用在馬薩亞鎮(zhèn)上購買的摩托車電池作動力收集氡氣樣本。

有一次，當(dāng)從火山口底部退回地面時，西蒙斯的一位同事被一塊下落的巖石擊中頭盔，接著又撞到下頜處，好在牙齒完好無損。

西蒙斯他們一共用了三天時間，三次進入馬薩亞的“地獄之口”，采集了大量的氣體樣本和熔巖樣本。現(xiàn)在，西蒙斯和他的同事們正在實驗室里對這些來自地球內(nèi)部的物質(zhì)進行研究，他們希望從中了解火山和巖漿的形成過程，并最終揭開地球內(nèi)部的謎團。

相關(guān)鏈接 首次發(fā)現(xiàn)地下巖漿房

冉 黎

2005年，美國一家地?zé)峁镜你@探工人在美國夏威夷大島上進行鉆探作業(yè)時，意外發(fā)現(xiàn)了地下約2400處的一個巖漿房——巖漿從鉆孔向上噴涌約6米，一待冷卻，便像玻璃一樣凝固。由于此前科學(xué)家從未看到過巖漿的自然狀態(tài)，因此這是首次發(fā)現(xiàn)。

我們知道，行星演變過程中最重要的成分——巖漿產(chǎn)生于地下深處，溫度達到1000多攝氏度?；鹕絿姲l(fā)時，熔融狀態(tài)的巖漿從巖漿房中噴涌而出，到達地面后(這時被叫做“熔巖”)以超乎尋常的速度迅速冷卻成為巖石，并釋放其中的氣體。過去，科學(xué)家從來都沒有觀察過在地球深處巖漿是怎樣活動的，因此是根據(jù)火山爆發(fā)來建立巖漿模型的。而這一次的意外發(fā)現(xiàn)，讓科學(xué)家獲得了研究地球內(nèi)部的前所未有的機會。

科學(xué)家是在一個完全偶然的情況下發(fā)現(xiàn)這個巖漿房的。當(dāng)時鉆探工人正在島上的玄武巖上進行常規(guī)鉆孔作業(yè)，目的是在巖石上尋找一處可將一種地?zé)嶂参锏膹U液引回地下的位置。按照作業(yè)程序，工人們每一次都要將鉆頭鉆入巖石，接著撤回，然后再鉆入。那一天，工人們在將鉆頭鉆到地下時，感到情況與平時很不一樣：鉆取出來的巖石樣品不再是灰暗的玄武巖，而是看起來很清亮、像玻璃一樣光滑的物質(zhì)。后來，地質(zhì)學(xué)家在這個鉆洞反復(fù)試驗，得到的結(jié)果都相同。

這一發(fā)現(xiàn)令地質(zhì)學(xué)家歡呼雀躍，正如有人所說：人們現(xiàn)在可以在博物館里看到恐龍的骨架化石，但卻看不到活著的恐龍。如果有人告訴古生物學(xué)家：“有一只活著的恐龍正在荒郊野外嬉戲”，那對他們來說絕對是非常震撼的。而這次發(fā)現(xiàn)的巖漿房對于地質(zhì)學(xué)家來說，就是巖漿系統(tǒng)的“侏羅紀(jì)公園”。地質(zhì)學(xué)家第一次有機會將地質(zhì)研究范圍擴展到地下深處的巖漿，并可以借此檢驗之前建立起來的各種有關(guān)地球構(gòu)造的理論，比如是什么樣的進程改變了地表下的巖漿，令其成為今天我們腳下的堅硬巖石層。

目前，地質(zhì)學(xué)家正在做準(zhǔn)備，他們可能會往這個巖漿房鉆更多的孔，以便將相關(guān)儀器送進去，對其大小、特征等進行詳細(xì)勘探。

3 地殼里的古老居民

由好萊塢制作并于2008年上映的《地心游記》最近版本，運用3D技術(shù)將恐龍、水虎魚和食人植物等活靈活現(xiàn)地表現(xiàn)了出來，比凡爾納的原著更加引人入勝。不過，科學(xué)家在2800米深的地下發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)菌，據(jù)信在幾千萬年前與地面斷絕聯(lián)系后，以某種方式生存繁衍至今，其怪異程度與凡爾納的描寫有過之而無不及。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，在我們腳下的地層深處，有一個生物圈，全部由細(xì)菌等微生物組成，它們中間的大多數(shù)完全不依靠太陽的能量，而是利用地球內(nèi)部的化學(xué)能量合成有機物生存繁衍。這是一個巨大的地下生物圈，也是人類剛剛觸及的一個難以想象的生物世界。

科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，生活在地表的一些細(xì)菌能在113℃的高溫下生存，并樂觀地估計微生物生存的最高－溫度為120～150℃。地下的溫度與距地表的深度成正比關(guān)系。據(jù)測算，深度每增加1000米，溫度可上升20~30℃。由此科學(xué)家猜測，在距地表5000米左右的地方，仍然可能是微生物生息的環(huán)境。

科學(xué)家認(rèn)為，生息在地下深處巖石或地層縫隙的微生物中，有的是在地球還處于無氧、高溫和高壓的早期時代就被封存在地下并生存至今的。如果真是這樣，那這些微生物可就是不折不扣的活化石，是“進化的時間容器”。由于地底生物僅靠來自地球內(nèi)部的能量生活，通過研究它們能夠知道地球上的生物到底有多少種生活方式，它們是在怎樣的條件下孕育生命的，以及它們生存的極限環(huán)境?？茖W(xué)家還希望透過研究它們，找到地球生命的共同祖先，乃至生命起源的線索。

科學(xué)家關(guān)于在地表幾千米處可能仍然生存著微生物的猜測現(xiàn)在可能已經(jīng)變成了事實。

2008年，科學(xué)家在南非金礦地下2800米處發(fā)現(xiàn)了一種學(xué)名叫“Candidatus Desulfonrudis audaxviator”的細(xì)菌。這種細(xì)菌的長度只有幾微米，生活在距地表1500～3000米的地下水中(這也是迄今已知的生命形式可以生存的最深棲息地)?？茖W(xué)家認(rèn)為，它們至少已經(jīng)有300萬年未接觸陽光了，是一種非常古老的生物體。科學(xué)家還認(rèn)為，它們既不需要陽光電不需要氧氣生存，它們擁有實現(xiàn)自給自足需要的所有基因，完全可以與其他任何生命體“老死不相往來”。

那么，這種細(xì)菌究竟是怎樣到達地殼深處的呢?科學(xué)家猜測，它們是隨著地下水逐漸轉(zhuǎn)移到那里的。這是一個非常緩慢的過程，從地表到達地下幾千米處，大約花了幾千萬年的時間。也就是說，在與外界隔絕幾千萬年的情況下，這些細(xì)菌仍然在地下水體中生生不息?？墒牵诟邷馗邏旱牡叵律钐幩鼈円允裁礊樯?

科學(xué)家大膽假設(shè)：它們從周圍巖石的放射性衰變中獲取能量?？茖W(xué)家認(rèn)為，這種細(xì)菌可能擁有一些不同尋常的基因特征，能從溶解的二氧化碳中獲取自身所需要的碳，還能將周圍巖石中的氮變成自身能吸收的有機氮。眾所周知，碳和氮是構(gòu)筑生命的基本元素，因此這種細(xì)菌具備了生物體所必需的條件。

對于研究地球生命起源的科學(xué)家來說，生息在久遠(yuǎn)年代且與世隔絕的地下水中的細(xì)菌，它們的生活環(huán)境可能與地球早期生命所處的環(huán)境十分相似——幾十億年前，地球上最早的細(xì)菌有可能就是在同樣的環(huán)境中生存繁衍的。因此，研究這種細(xì)菌將有助于科學(xué)家更好地了解地球生命的起源問題。

對于尋找外星生命的天體生物學(xué)家來說，這也是一個振奮人心的發(fā)現(xiàn)。它意味著，一顆距離恒星很遠(yuǎn)的行星上的生命，即使無法依靠恒星的能量進行光合作用，也有可能依靠放射性衰變產(chǎn)生的化學(xué)能量生存下去。因此，有科學(xué)家認(rèn)為，這種細(xì)菌或許能夠幸存于火星或士衛(wèi)二。

在拉丁文中，“audaxviator”的意思是“勇敢的旅行者”，源自凡爾納的《地心游記》——林登布羅克教授偶然發(fā)現(xiàn)了前人留下的一段文字：“勇敢的旅行者，從斯奈菲爾火山口下降，你就能到達地心……”科學(xué)家用“勇敢的旅行者”為這種新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌命名，形象地展現(xiàn)了這種細(xì)菌向地球中心進發(fā)的勇敢而漫長的旅程。

4 鉆入地心

在凡爾納的科幻小說中，地球內(nèi)部充滿巨大的洞穴和通道。事實上，沒有任何一種人類已知的物質(zhì)能夠經(jīng)受住地心的惡劣環(huán)境而為我們提供通往地心的通道。那么，我們怎樣才能到達地心呢?美國科學(xué)家提出了一個鉆入地心的大膽設(shè)想。

迄今已發(fā)現(xiàn)的最深的天然洞穴是美國喬治亞州境內(nèi)的伏洛尼亞洞，深度是2191米，而最深的人造洞穴位于俄羅斯北部科拉半島。1970年，地質(zhì)學(xué)家開始在科拉半島上向下鉆洞，目的是探索至今神秘莫測的地核。到1990年，在向下鉆探了21年之后，由于地球深處的巖石非常熱，而鉆頭的壓力會導(dǎo)致巖石熔化，使好不容易鉆出的洞重新封上，鉆探工作被迫停了下來。而此時，鉆頭已經(jīng)鉆到了地球深處12000米處。

這是迄今為止人類在地球上鉆孔達到的最大深度。但是，即使達到這樣的深度，也只完成了地心之旅的0.2％，俄國人還需要再挖掘6300千米才能真正到達地核中心。到達地球內(nèi)部的剩余旅程依然如300年前一樣遙不可及——當(dāng)時的天文學(xué)家哈雷認(rèn)為地球的內(nèi)部是空心的，里面充滿了生命。他的想法在今天看來是多么的可笑，但關(guān)于地球內(nèi)部，我們現(xiàn)在又能確定什么呢?地球的核心究竟是一個巨大的結(jié)晶體，還是一個天然核反應(yīng)堆?教科書上告訴我們地核分為黃色、橙色和紅色幾層，真是這樣嗎?

眾所周知，地球物理學(xué)家是通過地震波來探索地球內(nèi)部構(gòu)造的。地球上每年發(fā)生1000多次地震，有的地震波能完全穿越地球。由于波在不同的地球構(gòu)造中傳播的速度不同，因此可以為利學(xué)家了解地球內(nèi)部地質(zhì)情況提供某些線索，比如，快速移動的地震波通常穿過的是密度較大的巖石?？茖W(xué)家正是通過這些間接證據(jù)去了解我們腳下的地下世界的，盡管在很大程度上還只是一些揣測。

地核在我們腳下大約3000千米處。地核的外層由熔化的鐵、鎳以及其他尚未確定的成分構(gòu)成，地核就像一個巨大而緩慢運轉(zhuǎn)的洗衣機，以每周幾千米的速度不斷攪動并產(chǎn)生地球磁場。生命能夠在地球上生存下來，部分原因就是因為地球磁場的保護作用——危險的宇宙射線受到地球磁場的偏轉(zhuǎn)作用回到太空，對地球大氣層起到了保護作用。

地核的內(nèi)層是一個大金屬球，大約有月亮的1/3大小。這個大金屬球的溫度高達6000攝氏度，相當(dāng)于太陽表面的溫度。由于承受了地球其余部分的全部重量，地核內(nèi)層里的原子都被擠壓在一起不能流動，故而成為固體。

雖然多數(shù)地球物理學(xué)家確信他們已經(jīng)了解了地球內(nèi)部數(shù)百千米的地質(zhì)情況，但是，這些根據(jù)地震數(shù)據(jù)推斷出的假設(shè)就像我們對其他行星的假定一樣，未必十分精確。

關(guān)于地球內(nèi)部的最奇怪的理論來自于地球物理學(xué)家赫恩登。他認(rèn)為地球的中心不是一個鐵球，而是一個天然核反應(yīng)堆。他相信沉積在地核中的鈾足以維持地心內(nèi)部的核裂變，而這個天然核反應(yīng)堆正是地球磁場的動力來源。

要證明赫恩登和其他一些異想天開的假說，需要有更多更好的探測工具和手段去探測地球深處。例如，如果地核中存在著明顯可測的放射性，那么就可以發(fā)射中微子探測器到地核，然后將探測信息傳回到地球表面。不過，雖然人類已經(jīng)制造出了中微子探測器，但其準(zhǔn)確性仍然有限，因為很難確定某中微子究竟是來自于太空還是從地核中逃逸出來的。

有科學(xué)家試圖以內(nèi)部熔融翻滾的金屬球為模型，模擬地球內(nèi)部的活動情況，法國巴黎的一個實驗室就制造了這樣一個金屬球。但也有科學(xué)家指出，地核環(huán)境比太陽表面更加嚴(yán)酷，要準(zhǔn)確模擬和再現(xiàn)地核環(huán)境非常困難，因此這種想法可能在許多年內(nèi)認(rèn)得很難實現(xiàn)。

探索地球內(nèi)部情況的最佳途徑莫過于真正進入地核。不過，目前人類的鉆探計劃最多只深入地下約12000米。鑒于此，美國加州理工學(xué)院的地球物理學(xué)家斯蒂文森于2003年提出了一個設(shè)想：先用核爆炸或者人造地震震開地表，掘出一個深度為3110米、寬度為1米的地縫，接著注入10萬噸熔化的鐵水，熾熱的鐵水向地下滲透，融穿地殼和地幔。之后，將裝有鉆石傳感器的儀器隨鐵水送入地下3000千米，直抵地核外緣。因為傳感器是用鉆石制造的，所以能耐得住4000攝氏度的高溫。

一旦傳感器抵達地核外緣之后，它將史無前例地向科學(xué)家發(fā)回有關(guān)地心的第一手資料，揭示地球最后一塊處女地的秘密，比如說地核的溫度、化學(xué)構(gòu)成和電磁活動現(xiàn)象等。所有的測繪數(shù)據(jù)和資料將以地震波的方式傳向地面，因為在地下3000千米這一深度，無線電波根本就無能為力。

有趣的是，盡管這個想法在斯蒂文森的頭腦里已經(jīng)醞釀了10年之久，他卻只花了6小時就將它寫了出來，據(jù)說部分原因是受了好萊塢科幻大片《地心浩劫》的刺激。該片描述：地球物理學(xué)家凱斯博士無意中發(fā)現(xiàn)了一場可能會導(dǎo)致全人類滅絕的大災(zāi)難——地核溫度因某種不明原因發(fā)生改變，地心很快就要停止轉(zhuǎn)動，地球磁場即將消失。為了拯救地球，保衛(wèi)人類，凱斯和全球最杰出的科學(xué)家一起研究對策，決定派一艘地下飛船進入地核并在那里引爆一個核裝置。一旦成功，地核就會恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)。于是，一個救援小組駕駛著人類的首只“鉆地船”踏上了一場生死之旅……

斯蒂文森是《地心浩劫》的科學(xué)顧問，受其啟發(fā)，他設(shè)計了這個雄心勃勃而又異想天開的宏偉計劃，他甚至還打算借用曾寫過同類故事的科幻小說大師凡爾納的名字，命名該計劃為“凡爾納計劃”。

斯蒂文森的設(shè)想為我們描繪了一幅通往地心之旅的藍(lán)圖。但是，到目前為止，還沒有人著手去做。為什么不試一試呢?“太昂貴了?！彼沟傥纳f。因為這個計劃需要破開地面，傾入至少10萬噸液體金屬。斯蒂文森曾參與美國宇航局探測太陽系中其他行星的任務(wù)，所以他很清楚這樣做需要耗費多少資金。制造一種能在地核的高溫高壓環(huán)境中正常工作并將信息反饋到地球表面的探測器，將是一個耗資巨大的任務(wù)，可與“曼哈頓工程”(原子彈制造工程)或太空探測計劃相比擬，需要數(shù)十億到上百億美元的投入。

斯蒂文森提出的地心科學(xué)探索方案立即引起了科學(xué)界的強烈爭議，甚至備受科學(xué)家們的質(zhì)疑。倫敦大學(xué)的一位物理學(xué)教授說：這個想法聽起來著實非常有意義，可是有太多的漏洞。斯蒂文森的設(shè)想基于砸開一塊石頭，但他就不想想，一旦巖層被打開的話，那么地核的熾熱巖流就會噴涌而出，從而大大減少探測器墜向地心的速度。按我們的估計，就算探測器仍向地心沉去，那么到達地核所用的時間也得有好幾千年!所以我不相信他所說的方案。

地心就在我們腳下3000千米處，但要想揭開它的神秘面紗，遠(yuǎn)比探索140億光年之外的太空更難。

相關(guān)鏈接 地球構(gòu)造

科學(xué)家將地球構(gòu)造大致分為地殼、地幔和地核三部分。

地殼

地球結(jié)構(gòu)的最外層。大陸下的地殼厚度一般為35～45千米，喜馬拉雅地區(qū)的地殼厚度可達70～80千米。大陸地殼分為上地殼和下地殼。上地殼較硬，是主要承受應(yīng)力和容易發(fā)生地震的層位；下地殼較軟。海洋下的地殼較薄，一般只有一層，且比大陸地殼均勻。

地幔

地殼和地核之間的中間層。平均厚度為2800千米。地幔分為上地幔和下地幔。上地幔的頂部與地殼熔合，形成脆性的巖石圈。全球的巖石圈板塊組成了地球最外層的構(gòu)造，地球表層的構(gòu)造運動主要在巖石圈的范圍內(nèi)進行。

地核

地球的核心部分。主要由鐵、鎳元素組成，半徑為3480千米。地核分為外核和內(nèi)核。外核為液態(tài)，內(nèi)核為固態(tài)。對地球磁場特征的研究證明，地球磁場是由外核的液體物質(zhì)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。

相關(guān)鏈接

17世紀(jì)的天文學(xué)家埃德蒙·哈雷認(rèn)為地球的內(nèi)部是空心的，里面充滿生命，他甚至還認(rèn)為北極光是從兩極薄地殼中跑出來的熾熱氣體。今天的科學(xué)家將地球大致分為地殼、地幔和地核三部分：最外層的地殼大約有40千米；地殼下面是深入地球中心近一半的地幔，又分為上地幔和下地幔，深度大約為2900千米；再往下是地核，分為外核(深度大約為5150千米)和內(nèi)核(深度大約為6400千米)。

不過，由于人類還不能直接觀測地球內(nèi)部，所以迄今有關(guān)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大部分知識都是間接得到的。例如，根據(jù)天文學(xué)觀測得到的地球的質(zhì)量，以及大地測量得到的地球的形狀和大小，我們計算出地球的平均密度是每立方厘米5.5克；根據(jù)地表物質(zhì)的密度小于每立方厘米2.7克，我們推知地球內(nèi)部物質(zhì)的密度大于每立方厘米5.5克；根據(jù)隕石有石隕石和鐵隕石之分，以及對地球磁場的測量，我們推斷地球內(nèi)部有一個鐵質(zhì)的地核；根據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播所顯示出來的各種特征，我們推測地球內(nèi)部具有同心球?qū)拥姆謱咏Y(jié)構(gòu)。

最近，就有科學(xué)家重新建造了地球構(gòu)造模型，并發(fā)表在2008年5月2日出版的《科學(xué)》雜志上。

美國亞利桑那州大學(xué)的研究人員艾倫·麥納馬拉根據(jù)地震波穿過地幔時的急速速度變化指出，地幔是由更多的可變形物質(zhì)所組成，并以不同的方式進行對流的多層結(jié)構(gòu)。這些物質(zhì)“它們本來是堅固的巖石，但在高溫高壓下變得像花生醬似的柔軟了，因此任何壓力都能讓它們流動”。麥納馬拉解釋說：“你可以設(shè)想一壺開水，原本是由一種成分構(gòu)成的，現(xiàn)在卻要在這壺水里倒入蜂蜜。蜂蜜會借助水的沸騰來加速對流，從而使這壺蜂蜜水成為一個更加復(fù)雜的系統(tǒng)?！丙溂{馬拉認(rèn)為，這正是為什么長久以來地震波常常以難以說明的不同速度在地球中傳播的原因。

麥納馬拉的發(fā)現(xiàn)將有助于科學(xué)家更好地了解諸如地球板塊運動、山脈形成和地震發(fā)生的原因。