我们离钻穿地球“莫霍面”的梦想还有多远

 
 
我们离钻穿地球“莫霍面”的梦想还有多远  
 

人类科学探索的手段，早已经抵达浩渺太空；但对于脚底下的地球深部，却还是难以触摸。早在上个世纪五十年代，科学家就梦想打一口超深的钻井，一直钻穿地球壳幔边界的“莫霍面”，看看原位的地幔究竟长什么样?

六十多年过去了，这个梦想至今没有实现。但由此发展起来的大洋钻探计划，已经成为地球科学史上规模最大、时间最长的一项国际合作计划，我国是该项计划的成员国之一。记者从近日在沪召开的“面向2023年后大洋钻探学术研讨会”上获悉，钻穿地球的“莫霍面”，仍然是地球科学家执着追求的重要目标。

夭折的“莫霍钻”计划

地球是人类的家园。1909年，克罗地亚的地震学家莫霍洛维奇，首次发现地球内部存在一个不连续界面，穿过这一界面，地震波的纵波和横波传播速度跳跃性增加。人们将这一界面称为“莫霍面”，作为地壳与地幔的分界面。

“莫霍面”是什么性质的界面?原位的地幔真面目又是什么?1957年，美国地质学家哈雷·海斯提出一个科学梦想:如果能打一口深井，直接打到“莫霍面”，钻取一些岩芯样品，不就一目了然吗?由于莫霍面出现的深度，在大陆之下约为30-40公里，在大洋之下约6-7公里。因此这口深井，最佳钻探地点就在大洋。

1960年，美国国家科学基金会批准资助雄心勃勃的“莫霍钻”计划，并与环球海洋勘探公司签订协议，由该公司的“CUSSⅠ”号船实施莫霍面钻探任务。1961年，“CUSSⅠ”号在墨西哥岸外的瓜达卢佩岛附近水深3600米处，首次成功钻井，在170米厚的沉积层下，取得了14米长的玄武岩样品，迈出了人类向莫霍面进军的第一步。

但此后，由于“莫霍钻”计划预算太高，加上出现了技术和管理方面的问题，美国国会1966年取消了该计划。不过，“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”，由“莫霍钻”而发展起来的大洋钻探技术，却为人们打开了一扇全新的科学研究之门。以此技术为核心，开启了国际合作的大洋钻探计划。

迄今为止，大洋钻探计划已经历了四个阶段。即深海钻探计划(DSDP，1968-1983)、大洋钻探计划(ODP，1985-2003)、综合大洋钻探计划(IODP，2003-2013)和国际大洋发现计划(IODP，2013-2023)。六十多年来，科学家从未放弃打穿地球莫霍面的梦想，在四个阶段的大洋钻探长远科学计划里，都将“莫霍钻”作为重要目标之一。

据同济大学海洋地质国家重点实验室周怀阳教授介绍，目前，中外科学家正在讨论2023年后的大洋钻探科学计划，美国、日本等国都继续将打穿莫霍面作为重点目标之一，延承以往基础，在技术、选点、钻前调查等方面，踏踏实实地开展工作。我国科学家也提出了建造能够打穿莫霍面的科学钻探船建议。

钻穿“莫霍面”有多难?

同济大学海洋地质国家重点实验室汪品先院士认为，截至目前，人类在应对“上天、入地、下海”三大科技挑战中，“入地”的成绩最差。相对于地球半径来说，最深的钻井还不及其千分之二。大洋钻探既下海又入地，面临的是双重挑战。

深海海底是离地球内部最近的地方，从深海海底打钻，至今还是人类直接探测地球内部无可替代的高效途径。但越往下钻，钻井越深，岩石越硬，温度越高，压力越大，凭借人类现有的钻探技术，很难打到莫霍面。2015年底，记者曾登上美国“决心”号大洋钻探船，亲身经历了科学家梦想打到莫霍面的一次艰难钻探。