挖地球大賽能挖到?我們腳下正對(duì)著的美國(guó)嗎

在地球挖一個(gè)洞，人跳進(jìn)去會(huì)從另外一邊掉下去嗎？

一直往地下挖會(huì)掉到哪里

記得小學(xué)去阿爾山的天池玩，導(dǎo)游一本正經(jīng)的跟我們介紹道，這個(gè)天池特別的深，連著美國(guó)的一座噴水池，如果幸運(yùn)的話，可以看到從美國(guó)游過來(lái)的小鴨子。小時(shí)候的我還真的信了，后來(lái)雖然知道被騙了，地心那么熱，即使真過來(lái)那也是只熟鴨子，但也一直以為我們腳下正對(duì)著的就是美國(guó)。而且不知是受了誰(shuí)的誤導(dǎo)，我周圍的朋友中，有不少也以為挖穿會(huì)去到美國(guó)。但實(shí)際上，即使真的挖穿了地球，我們也去不了美國(guó)，而是掉去南美洲。世界各地都有不少人關(guān)心，自己的腳下究竟正對(duì)著的是哪里，這種對(duì)應(yīng)的地點(diǎn)，還有個(gè)專業(yè)的定義，叫做對(duì)跖點(diǎn)，是指地球直徑的兩個(gè)端點(diǎn)，二者的經(jīng)度相差180°，緯度值相等，而南北半球相反。但是由于地球表面有超過70%是海洋，所以世界上很少有兩個(gè)城市剛好互為對(duì)跖點(diǎn)，而我們就是幸運(yùn)的少數(shù)城市。從北京的中心挖一個(gè)洞，你會(huì)出現(xiàn)在阿根廷東南沿海內(nèi)側(cè)的潘帕斯大草原，從上海的中心挖一個(gè)洞，則會(huì)出現(xiàn)在阿根廷附近靠近烏拉圭的薩爾托。

挖地球大賽

我們對(duì)于挖穿地球，只是停留在好奇上，網(wǎng)上也有些無(wú)聊的人，記錄自己用鏟子挖地球的過程，但冷戰(zhàn)時(shí)期的蘇聯(lián)和美國(guó)卻正式的展開了一場(chǎng)battle。這場(chǎng)“打比賽”源自于美國(guó)海洋物理學(xué)家沃特·蒙克的一個(gè)想法，1957年他首次提出了在大洋底部打一口穿透莫霍面的超深鉆井，以此對(duì)地球展開進(jìn)一步的研究。因?yàn)榇笱蟮貧け却箨懙貧け。赃x在海底鉆探，可以節(jié)省一些路程。1957年，一批具有相似想法的美國(guó)科學(xué)家，正式向國(guó)家科學(xué)基金會(huì)提出了「莫霍計(jì)劃」，次年計(jì)劃獲得了基金會(huì)的資金支持，研究人員們就興奮的開挖了。1961年，莫霍計(jì)劃取得了初步的進(jìn)展，負(fù)責(zé)鉆探工作的CUSS?I號(hào)鉆井船，成功在墨西哥瓜德羅普島近海，鉆了5口深海鉆井，這些鉆井最深達(dá)到183米，是有史以來(lái)第一次在深海海底打鉆成功。

可是此后就沒有取得突破了，在深海鉆進(jìn)200米已經(jīng)是當(dāng)時(shí)操作的極限。但此時(shí)計(jì)劃的預(yù)算卻在快速增長(zhǎng)，到了1965年，計(jì)劃費(fèi)用已經(jīng)高達(dá)1億多美元，是早期計(jì)劃的6倍。高額的費(fèi)用沒能換來(lái)有價(jià)值的成果，基金會(huì)已經(jīng)慢慢對(duì)這項(xiàng)計(jì)劃喪失了信心，雪上加霜的是同期的載人登月「阿波羅計(jì)劃」前景大好，于是莫霍計(jì)劃失去了撥款，只得終止研究。美國(guó)放棄了，而學(xué)術(shù)活動(dòng)的另一方蘇聯(lián)的「地球望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃」，卻在如火如荼的展開著。由地質(zhì)部牽頭，聯(lián)合了全蘇聯(lián)150多個(gè)部門參與到計(jì)劃中，在北極圈附近的科拉半島建起了神秘的「科拉超深鉆井」。并且投入了大量資金，據(jù)說(shuō)當(dāng)時(shí)所有參與項(xiàng)目的人員都能獲得一套莫斯科的公寓房，月薪甚至可以達(dá)到當(dāng)時(shí)大學(xué)教授一年的收入，而這全都是為了一個(gè)目標(biāo)——挖到地下15000米。

和美國(guó)一樣，計(jì)劃面臨著重重困難，鉆頭每往下挖100米，周圍的溫度就會(huì)升高大約3℃，同時(shí)壓力也會(huì)隨著增加，長(zhǎng)時(shí)間在高溫高壓的狀態(tài)下工作，使得鉆頭變得非常容易損壞。

而且?guī)坠镩L(zhǎng)的鉆桿自身重量也是不小的負(fù)擔(dān)，經(jīng)過反復(fù)的嘗試，選擇了輕鋁合金作為鉆桿材料，并量身打造了地質(zhì)鉆頭，鉆探計(jì)劃順利展開。

從地表到7000米的過程都比較順利，隨后鉆頭進(jìn)入到了一個(gè)相對(duì)脆弱的巖層中，在繼續(xù)下挖的過程中，周圍的巖石開始塌落，碎石卡住了鉆桿。操作人員在提起鉆桿的過程中，鉆頭又意外掉落，這樣的事故不斷發(fā)生，也因此影響了鉆探的進(jìn)度。但在強(qiáng)大的資金支持下，經(jīng)過好幾年的努力，終于迎來(lái)了首個(gè)歷史性時(shí)刻。1979年6月，鉆孔深度達(dá)到了9584米，打破了美國(guó)奧克拉荷馬州Berthar Rogers超深鉆孔保持的世界記錄，從此鉆頭每前進(jìn)的1米，都是在創(chuàng)造歷史。但這并不容易，隨著深度的增加，溫度升高也越來(lái)越快，據(jù)當(dāng)時(shí)工作人員統(tǒng)計(jì)，12262米預(yù)期溫度為100℃，但實(shí)際達(dá)到了180℃，在如此高溫下人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的大部分金屬，都成了軟柿子。

鉆頭快速磨損，沒用幾下就報(bào)廢了，需要從將近1萬(wàn)米的深度升上來(lái)，換好再下降繼續(xù)鉆，這一來(lái)一回就需要7、8個(gè)小時(shí)，而這樣的重復(fù)每天都要進(jìn)行很多次。成功進(jìn)入1萬(wàn)米巖層后，鉆頭和鉆桿的自重超過了200噸，加上周圍巖石的摩擦力，鉆桿被擰斷了好幾回。為此，蘇聯(lián)專家開發(fā)出了不依賴地面馬達(dá)，可以自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的牙輪鉆頭，并使用沖洗液為鉆頭潤(rùn)滑、降溫和帶走巖石碎屑。這些都在不斷加重人力物力的負(fù)擔(dān)，好在付出換來(lái)了收獲，1983年首次突破了12000米深度。按照這個(gè)速度，很快能達(dá)到15000米的目標(biāo)了，可之后的6年卻只前進(jìn)了262米，之后受到國(guó)內(nèi)政治、資金不足和技術(shù)原因等多重限制，鉆探工作最終停留在了12262米。但鉆探過程中收獲的各個(gè)深度的巖心標(biāo)本，為地質(zhì)學(xué)家研究地球提供了寶貴的資料，研究持續(xù)了數(shù)年，直到2006年因資金耗盡結(jié)束。

后來(lái)，2003年美國(guó)重拾莫霍計(jì)劃，改名為「綜合大洋鉆探計(jì)劃」，2004年我國(guó)也參與其中，而此時(shí)的目標(biāo)已經(jīng)不是挖穿地球，而是為人類研究地球變化、了解海底世界、勘探各種資源開辟一條新途徑。2008年卡塔爾的阿肖辛油井抵達(dá)了12289米，首次打破了「科拉超深鉆井」的記錄。2011年庫(kù)頁(yè)島的Sakhalin-I油井又成功突破了12345米，不過以垂直深度來(lái)看，科拉超深鉆井還是最深的那個(gè)。

地球究竟能不能挖穿

科拉超深鉆井是地球上最深的人造物，但這一深度和地球半徑6378千米相比，只占到了0.19%。而且根據(jù)測(cè)算地球內(nèi)部的溫度，可以達(dá)到6000℃，以人類目前擁有的科技和材料是無(wú)法承受這樣的高溫的。但隨著科技的不斷進(jìn)步，說(shuō)不定哪天科學(xué)家們就發(fā)明出了，可以抵御高溫高壓的強(qiáng)悍材料，但科學(xué)家們卻說(shuō)：即使未來(lái)人類可以挖穿地球，也不能這樣做。因?yàn)榈厍騼?nèi)部有大量滾燙的巖漿，如果大量噴出，后果不堪設(shè)想。而且地球是一個(gè)密封的球體，挖穿后壓力勢(shì)必會(huì)有所改變，地球自轉(zhuǎn)會(huì)隨之變快或是變慢，這將會(huì)導(dǎo)致怎樣的后果，誰(shuí)也無(wú)法做出準(zhǔn)確的判斷。

如果挖穿能掉去另外一邊嗎

雖然挖穿地球這件事幾乎是不可能發(fā)生了，但幻想一下高速旅行還是可以有的。我們可以假設(shè)一個(gè)最簡(jiǎn)單的狀況，沿著地球的自轉(zhuǎn)軸打洞，這樣就可以忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，在洞的兩端緊緊扣上蓋子使洞內(nèi)真空，這樣就不用考慮空氣阻力，假設(shè)地球是密度均勻的球體，而且洞壁完全隔熱，然后出發(fā)！在地球表面重力加速度為1g（約9.8m/s2），隨著不斷的深入引力逐漸變小，加速度也隨之逐漸變小，但同時(shí)下落速度在不斷增加。到了地球中心，引力為0，但此時(shí)速度已經(jīng)達(dá)到最大值，所以可以沖過地心，向另一端飛去。越過地心后，受到和運(yùn)動(dòng)方向相反的引力，所以開始慢慢減速，隨著離地心越來(lái)越遠(yuǎn)，引力逐漸增大，使得到達(dá)洞口另一端時(shí)速度降低到0。

于是受到引力影響會(huì)重新下落，飛回原來(lái)的洞口，然后不斷持續(xù)這個(gè)過程。如果把洞換到赤道，那自轉(zhuǎn)就無(wú)法忽略，水平方向上就會(huì)有一個(gè)速度為464m/s的力（自轉(zhuǎn)線速度），受到這個(gè)力的作用，不可避免的就會(huì)撞到洞壁上，在完全彈性碰撞的情況下，這種碰撞就會(huì)持續(xù)不斷，一般人都是受不了的。況且實(shí)際情況更加復(fù)雜，跳進(jìn)洞里究竟會(huì)經(jīng)歷什么？還是讓勇敢的人先跳跳看吧。