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深入地下会遇到些什么


原载1961年6月24日《工人日报》。

  飞向太空的宇宙飞船已经发射成功,苏联有人提出发射地质火箭,向地球内部进军。地质火箭在入地的途中会遇到些什么呢?
战胜岩石的阻碍

  宇宙火箭飞出地球,需要战胜大气的阻碍,而地质火箭的发射则首先碰到了岩石。岩石组成了地球的硬壳,地壳最厚的部分加喜马拉雅山一带,可以达到七八十千米。当然发射地质火箭不会选择这样的地方。地壳也有一些较薄的部分(如太平洋北部,薄到不足10千米),可能地质火箭要选择类似这些较薄的部分进入地球。
  但是要突破这地壳最薄的部分也不是容易的事,每前进一步都需要付出巨大的代价。在这里首先要突破的是坚硬致密的岩石。组成地壳表面的岩石的密度,要比靠近地面的稠密大气的密度大2000多倍。我们知道,大气能给火箭造成强大的阻力,和它发生摩擦,就会造成足以使一般金属熔融的高温。和这样坚固的岩石打交道,又会有什么样的结果呢?
  幸而从地面到地心的旅程比宇宙航行要近得多,不过6300多千米;同时不必考虑摆脱地心引力的影响,因而不需要地质火箭也具有宇宙火箭那样高的速度,摩擦的强烈程度可以减轻一些。但是要想较快地突破岩石的阻碍,仍需要有极其强大的动力,而单纯利用机械的方法来穿凿岩石也值得改进。目前已有利用高热喷气流、高频电流等使岩石骤然受到高热因而碎裂的方法来向地下钻孔。可以预料,未来的地质火箭一定会利用更多的先进技术破碎岩石,突破这深人地球内部的第一关。
抗住强大的压力

  宇宙火箭在进人高空后,那里的物质愈来愈稀薄;可是地质火箭在深人地下后,地下的物质却是愈来愈致密。在地下所受的压力也是愈深愈大。
  在地心,压强达到3亿多千帕。
  在地下几千米的地方,压强也常达到10万千帕以上。这种压力和静水压力相似,物质在那里四面受力,而且力的大小比较均匀。在这种强大而均匀的压力下,发生了许多有趣的事情。本来坚硬的物质,现在也变得具有一定的可塑性,能够在一定限度内受外力作用改变自己的形状而不致破裂。
  在印度南部的科拉金矿,那里最深的坑道也不过深达将近3000米,但在给岩石钻孔以后,一天之内,钻孔四壁的岩石便已明显地压缩聚拢,使钻孔的直径缩小了0.9米。
  可以设想,地质火箭在向地下钻进以后,在通过这种地带时困难将是很多的,甚至它所钻出的通道会不会因地下强大的压力而收缩以至封闭呢?这也是需要解决的问题。
会不会碰上岩浆?

  在具有可塑性的物质中前进是困难的,要是碰上液体而且是灼热的液体呢?
  有的人认为,地壳下面有一层处于熔融状态的岩浆,火山喷发就是岩浆活动的表现。从火山口流出的熔岩温度常在1000℃以上,而它在从地下到地上的征途中已经散失了不少热,由此可见,在地下深处的岩浆,它的温度比这还要高。
  不过,也有人认为,岩浆在地球内部并没有形成连续的一层,而是东一起西一起零散地分布着的。如果真的如此,我们倒可以设法绕过岩浆区域了,但是我们仍然不得不遭遇高温。
进入谜一样的世界

  地下深处是很热的,在地壳上层,我们实地测得的资料表明,通常每深33米温度要升高10℃;在更深的地方,人们设想温度不会特别高,但也有几千度。
  几千度的温度是人类不难战胜的,但是你得想到那里同时存在着的巨大的压力,高温和高压使地心成为一个谜一样的世界,我们还很难设想地质火箭到了那里会有些什么遭遇。
coc1注 这篇文章发表后,探空的火箭技术发展神速,太阳系中各行星,除冥王星外,均已有空间探测器前去靠近它们观测。探测器还多次降落在月球和火星上,人类登月的梦想也已实现,但入地比上天难。向地下发射地质火箭的事,未见再有人提起了,真正能做的还是向地下钻孔。人们想钻透地壳,现已达到1万多米,但愈向深处去,本文中提到的那些困难更难克服,举步维艰了。目前仍是主要靠地震波提供情报,这方面倒是颇有收获,对地球内部的情况了解得更清楚了,已经可以肯定地说,地下只是局部存在岩浆,地幔也主要由岩石构成。


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