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地心探險可行嗎？
炸開一條裂隙，倒進一大鍋燒熔的鐵液……
撰文╱辛普森（Sarah Simpson）
翻譯／傅宗玫


把幾百萬公噸的熔融鐵倒進地表一個不大的裂隙裡，滾燙的礦液團會在數星期之內向下深掘3000多公里，直達地球的外核。在下沉的金屬之中植入一個葡萄柚大小的探測器，你便有了一種刺激的新方法，得以探索地球內部的運作。

至少，美國加州理工學院的行星科學家史蒂文森﹝David J. Stevenson﹞是這麼想的。有一些史蒂文森的同事大聲嘲笑他的點子，其他人則覺得他很愚蠢。不過，至少有幾位地球物理學家承認這個主意有其道理，甚至是可行的。

「我們不能肯定地說它行不通」，美國加州大學洛杉磯分校的地球科學家塔克利﹝Paul J. Tackley﹞說道。況且他能想出許多理由支持進行這趟探險。

科學家目前對地球內部的了解，是透過地震波動在地球內部的傳遞方式，或由火山喉嚨「咳」出的地函岩石變質碎屑，間接推論而來。大部份研究人員對直接觀測已經放棄了希望：事實證明，只要向下鑽掘超過12公里深，上層岩石所施加的巨大壓力，就會使這項嘗試完全徒勞無功。

史蒂文森計畫的不同之處在於不需鑽井，探測器的地心之旅從一個裂隙展開，而裂隙本身需要相當於數百萬公噸的黃色炸藥來開鑿。一旦裂隙裝滿了10萬~1000萬公噸的鐵，就會往下伸長；下沉的鐵液密度約為周圍岩石的兩倍，其重力會使得裂隙向下延伸，像利斧劈柴一樣。地函內高達1350億帕（約每平方公分140萬公斤重）的壓力，會迫使裂隙上方重合起來。

控制裂隙的形狀應會相當困難，塔克利提出警告。其他天然的縫隙也可能使部份鐵液偏離預定的路徑。塔克利和美國西雅圖華盛頓大學的地球物理學家強生﹝Paul Johnson﹞也指出，至少有一些鐵，在下沉途經相對而言較冷的地殼深處時，會凝固起來。

史蒂文森承認，為克服技術上的困難，所需熔化的鐵量可能遠遠超過合理值。他還說，發明探測器所需的時間和金錢更是沒把握，它必須耐得住旅途煎熬（可能得要是鑽石製造的電子儀器），又要能成功傳送觀測結果給上方的研究人員（大概得透過低強度的聲波）。

強生猜想：「這類計畫的實際花費，恐怕連美國NASA也會不好意思。」但他又說，儘管人們隨便就可以在很多方面質疑這項計畫，例如在地殼上鑿開裂隙大概需要核子炸彈，但這項提議的最大價值，在於促使人們以新的方式討論一個早被大多數人放棄的科學夢想。

史蒂文森坦承，儘管這些想法已經在他腦中醞釀了10年之久，他卻只花了六個小時就將它們寫下來，部份原因是受到派拉蒙影業最近的地球物理驚悚片「地心毀滅」的刺激。

儘管他並沒有很熱衷地讓他的計畫付諸實現，但史蒂文森希望他的同僚能看到他這項提議嚴肅的一面。在過去40年間，NASA花費超過100億美元進行無人太空探索，而史蒂文森認為，我們居住的行星值得相等的投資；這對一個30年成功科學生涯的大部份都由NASA支助的科學家，可謂相當大膽的言論。

「知道地函與地核的組成與溫度，對了解地球起源是至關重要的」，史蒂文森說。「我們若不去到那兒，就永遠沒法知道。」【本文原載自Scientific American2003年8月號】


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1億帕=1GPa,
1350億帕=1350GPa=1350e9(N/m^2)*(1m^2/e4 cm^2)*(1kgf/9.8N)=13.8MPa

我錯了嬤