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导语：如果一直挖一个洞能挖到地幔吗？如果您的家人在您还是个孩子的时候带您去海边度假 ， 您可能还记得用塑料铲挖湿沙子的那种令人振奋的感觉 。 随着洞越来越大 ， 越来越深 ， 你自然会想如果你一直挖下去会发生什么 。 你能进多深？不幸的是 ， 你永远不会发现 ， 因为就在你开始取得一些真正的进步时 ， 是时候收拾沙滩伞 ， 去拿一个冰淇淋蛋卷 ， 坐上机械小马花 10 美分在木板路上 。 但是 ， 在你脑海深处的某个地方 ， 你一直在想如果有人挖了一个非常非常深的洞会发生什么.
与您童年的幻想不同 ， 科学家们并没有在地球上挖一条隧道的野心 。 这甚至可能是不可能的 ， 因为地球内部巨大的热量和压力会使沿着这样的通道爬行是不可能的 ， 即使它以某种方式没有坍塌 。 但仅仅到达地幔 ， 我们对其知之甚少的一层 ， 并提取样本将是一项如此重大的科学成就 ， 以至于有人称之为登月的地质版本 。 在本文中 ， 我们将解释挖掘如此深的洞的难度 ， 以及我们可能从中获得什么 。
什么是地幔？
想到我们可能会花费 10 亿美元来钻探莫霍面 ， 这真是令人惊讶 ， 当你考虑到一个世纪左右之前 ， 我们甚至不知道这个边界存在 。 早年 ， 克罗地亚研究员安德里亚·莫霍罗维奇 (Andrija Mohorovi?i?) 发现 ， 在地球内部约 20 英里（50 公里）处 ， 地震引发的波传播得比靠近地表时传播得更快 。 虽然科学家至少已经有一个模糊的概念 ， 即地球有多个层 ， 但 Mohorovi?i? 的工作表明 ， 地壳与其下方具有不同成分和物理特性的层之间存在明确的界限 。 为了纪念他 ， 我们现在称该边界为莫霍面 。从那时起 ， 科学家们设法更多地了解地幔 ， 即位于莫霍面下方的一层 ， 占地球体积的 83% 和大英百科全书质量的 67% 。 理解这一点的最简单方法是将地球视为巧克力泡芙 。 厚厚的釉面巧克力和烤面团的外层是坚固但有弹性的 。 那是地壳 。 然而 ， 在那之下 ， 有很多粘稠的、粘糊糊的东西 。 当然 ， 这是一个有限的类比 ， 因为地球并不是充满奶油的 。 相反 ， 地幔是由称为岩浆的熔融流体岩石构成的 。 一些岩浆被火山喷出 ， 所以我们知道在地幔的上部——也就是顶部 620 英里（1000 公里）——它似乎主要由硅、镁和铁的氧化物组成 ， 少量的氧化铝、钙将氧化物和碱混入混合物中 。
也就是说 ， 我们对地幔的了解相当有限 。 科学家们无法下去观察 ， 他们从来没有直接从深海中提取过纯样本进行分析 。 这就是 2012 年 MoHole 到地幔项目希望实现的目标 。
挖那么深有多难？这将是非常艰难的 。 我们知道这一点 ， 因为科学家们实际上曾经尝试过这样做 。 在 1960 年代初期 ， 他们在东太平洋瓜达卢佩岛附近的海底钻了五个洞 ， 深度为 11700 英尺（3566 米） 。 最深的洞仅深入地壳 600 英尺（183 米） ， 刚好越过地表的沉积物进入硬岩亚层 。 不幸的是 ， 他们并没有走得更远 。 一些美国国会议员认为挖掘地幔不值得付出代价 ， 并于 1966 年取消了该项目 。
近半个世纪后 ， 科学家们希望美国、日本和其他国家能够集中资源来支付费用 。 但钻探地幔的物理挑战仍然相当艰巨 。 即使科学家们在海底找到了地壳最薄的部分 ， 这仍然意味着钻探至少几英里的固体岩石 。 为了让事情变得更加困难 ， 当他们深入地球时 ， 他们会遇到极端温度 ， 可能超过 1000 华氏度（538 摄氏度） ， 以及巨大的压力——每平方英尺高达 400 万磅地幔附近 。 在挤压设备的破碎力下 ， 保持它运行将是一个挑战 ， 更不用说将正在挖掘的材料推回地表了 。
不过 ， 从好的方面来说 ， 在过去的 50 年里 ， 由于石油工业的深水钻井 ， 钻井技术取得了显着进步 。 我们改进了钻头、工具和仪器 ， 它们更能承受热量和压力 。 多亏了GPS和其他先进技术 ， 在深水中将钻井船保持在完全相同的位置要容易得多 。 英国南安普敦国家海洋学中心的达蒙·泰格尔 (Damon Teagle) 是该项目的领导者之一 ， 他表示 ， 研究人员现在还更多地了解海洋地壳及其形成方式 ， 以及地壳和地幔之间的差异 。 “我们对我们正在努力做的事情有了更好的理解 ， ”他在 2011 年的一次采访中解释说 。
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