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深入地下會遇到些什麼

原載1961年6月24日《工人日報》。


  飛向太空的宇宙飛船已經發射成功,蘇聯有人提出發射地質火箭,向地球內部進軍。地質火箭在入地的途中會遇到些什麼呢?


戰勝岩石的阻礙


  宇宙火箭飛出地球,需要戰勝大氣的阻礙,而地質火箭的發射則首先碰到了岩石。岩石組成了地球的硬殼,地殼最厚的部分加喜馬拉雅山一帶,可以達到七八十千米。當然發射地質火箭不會選擇這樣的地方。地殼也有一些較薄的部分(如太平洋北部,薄到不足10千米),可能地質火箭要選擇類似這些較薄的部分進入地球。

  但是要突破這地殼最薄的部分也不是容易的事,每前進一步都需要付出巨大的代價。在這裡首先要突破的是堅硬緻密的岩石。組成地殼表面的岩石的密度,要比靠近地面的稠密大氣的密度大2000多倍。我們知道,大氣能給火箭造成強大的阻力,和它發生摩擦,就會造成足以使一般金屬熔融的高溫。和這樣堅固的岩石打交道,又會有什麼樣的結果呢?

  幸而從地面到地心的旅程比宇宙航行要近得多,不過6300多千米;同時不必考慮擺脫地心引力的影響,因而不需要地質火箭也具有宇宙火箭那樣高的速度,摩擦的強烈程度可以減輕一些。但是要想較快地突破岩石的阻礙,仍需要有極其強大的動力,而單純利用機械的方法來穿鑿岩石也值得改進。目前已有利用高熱噴氣流、高頻電流等使岩石驟然受到高熱因而碎裂的方法來向地下鑽孔。可以預料,未來的地質火箭一定會利用更多的先進技術破碎岩石,突破這深人地球內部的第一關。


抗住強大的壓力


  宇宙火箭在進人高空後,那裡的物質愈來愈稀薄;可是地質火箭在深人地下後,地下的物質卻是愈來愈緻密。在地下所受的壓力也是愈深愈大。

  在地心,壓強達到3億多千帕。

  在地下幾千米的地方,壓強也常達到10萬千帕以上。這種壓力和靜水壓力相似,物質在那裡四面受力,而且力的大小比較均勻。在這種強大而均勻的壓力下,發生了許多有趣的事情。本來堅硬的物質,現在也變得具有一定的可塑性,能夠在一定限度內受外力作用改變自己的形狀而不致破裂。

  在印度南部的科拉金礦,那裡最深的坑道也不過深達將近3000米,但在給岩石鑽孔以後,一天之內,鑽孔四壁的岩石便已明顯地壓縮聚攏,使鑽孔的直徑縮小了0.9米。

  可以設想,地質火箭在向地下鑽進以後,在通過這種地帶時困難將是很多的,甚至它所鑽出的通道會不會因地下強大的壓力而收縮以至封閉呢?這也是需要解決的問題。


會不會碰上岩漿?


  在具有可塑性的物質中前進是困難的,要是碰上液體而且是灼熱的液體呢?

  有的人認為,地殼下面有一層處於熔融狀態的岩漿,火山噴發就是岩漿活動的表現。從火山口流出的熔岩溫度常在1000℃以上,而它在從地下到地上的征途中已經散失了不少熱,由此可見,在地下深處的岩漿,它的溫度比這還要高。

  不過,也有人認為,岩漿在地球內部並沒有形成連續的一層,而是東一起西一起零散地分佈著的。如果真的如此,我們倒可以設法繞過岩漿區域了,但是我們仍然不得不遭遇高溫。


進入謎一樣的世界


  地下深處是很熱的,在地殼上層,我們實地測得的資料表明,通常每深33米溫度要升高10℃;在更深的地方,人們設想溫度不會特別高,但也有幾千度。

  幾千度的溫度是人類不難戰勝的,但是你得想到那裡同時存在著的巨大的壓力,高溫和高壓使地心成為一個謎一樣的世界,我們還很難設想地質火箭到了那裡會有些什麼遭遇。 coc1注 這篇文章發表後,探空的火箭技術發展神速,太陽系中各行星,除冥王星外,均已有空間探測器前去靠近它們觀測。探測器還多次降落在月球和火星上,人類登月的夢想也已實現,但入地比上天難。向地下發射地質火箭的事,未見再有人提起了,真正能做的還是向地下鑽孔。人們想鑽透地殼,現已達到1萬多米,但愈向深處去,本文中提到的那些困難更難克服,舉步維艱了。目前仍是主要靠地震波提供情報,這方面倒是頗有收穫,對地球內部的情況瞭解得更清楚了,已經可以肯定地說,地下只是局部存在岩漿,地幔也主要由岩石構成。

  
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