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探索人类家园最深处的奥秘，对于包括宋晓东在内的科学家都有着巨大的吸引力。不仅如此，解密地球的深层结构对于了解生命、了解宇宙都有着独特的意义。
地球中心到地表的距离约为6300多公里，这里的温度超过5000摄氏度，压力超过300万个大气压。在高温高压的极端环境下，物质可能会展现出不同于常温常压的性质和形态。中国科学院地球化学研究所去年在《自然》杂志发表的一篇论文显示，在地球核心的温度和压力下，多种铁合金将转变为超离子态。该研究也表明，地球内核可能并非传统认知的固态，而是由固态铁和流动的轻元素组成的超离子态。
宋晓东说，研究地核也有助于研究地球生命的起源。水是生命不可缺少的元素，但地球在形成早期并没有海洋，海洋的形成与地球内部演化存在紧密的关联。此外，地球的磁场也不是固有和不变的，地球的液态外核是流动的且与地球磁场相互作用，影响了磁场的演化。而地球磁场对于地球起到了一种保护作用，能够将太阳粒子阻挡在磁层外面。
他还补充表示，很多研究行星物理的科学家也对地球本身很感兴趣，研究地球本身就是了解行星的重要手段。
探索地球深处需更先进观测手段
一直以来，由于直接采样的困难，科学家对于地球深层结构的了解受限于观测手段的发展。英国广播公司此前发布的一篇科普文章曾介绍称，人类关于地球内核的知识都是间接的，很大程度上依赖于地震学。地震发生后，地震波在地球内部的传播，取决于它们通过的物质介质性质。地球物理学家利用这些信息来推断地核处存在什么，他们的地震仪相当于探测地球内部的望远镜。
宋晓东也对《环球时报》记者介绍称，地震学是研究地核的主要观测手段。此外，研究地球深层构造还可以通过理论手段、实验和计算机模拟来实现。
宋晓东说，地球不同圈层有着不同的组分分异，例如地幔大部分是硅铝质，地核主要是铁镍合金。基于地球分异的演化、不同温度和压力下物质的变化以及第一性原理，可以对地核进行一些理论上的预测和计算。
此外，实验室内已经可以模拟地核的高温高压状态，高压通过金刚石压砧实现，激光则可以进行加热。通过此类实验，科学家得以研究不同物质在高温高压下的状态、是否发生相变等问题。
在过去几十年中，不少人也曾尝试过钻井取样，其中以苏联在科拉半岛钻下的超12公里深井最为知名。宋晓东告诉《环球时报》记者，钻孔对于研究地球浅层有着重要意义，但它的缺点也很明显：昂贵且无法钻深。他表示，钻孔内也可以布置一些仪器，由于环境比较安静，接收到的地震波信号会更好。
也有科学家提出过更加“疯狂”的想法。加州理工大学的科学家戴夫·史蒂文森曾设想一种实现“地心之旅”的方式：在地球上制造一条长数百米的裂缝，将几十万甚至数百万吨的铁水倒入其中，利用这些铁的重力让裂缝不断向下延伸，预计可以将探测器送至地下3000公里处以收集数据。虽然史蒂文森的设想经过了一些论证，但目前仍是一个幻想。
宋晓东说，人们对地球深层构造的了解受限于现阶段的科技水平和视野，很难想象未来是否能有新的探测手段和新的科研突破。“但人类需要有激情、有梦想”，宋晓东表示，说不定未来会发明出一种合成物质能够承受地球深层的高温高压，“这种自我反省和对梦想的不断追求是人类作为高级生命的独特之处。”
来源：环球时报报道 记者 赵觉珵 马俊 共2页 上一页 [1] [2]
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