http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2006-06-22
辉长岩
据美联社19日报道,保存在德克萨斯A&M 大学实验室里的那些3英尺长的透明塑料管里一小块一小块的灰黑色岩石,可能被被人误以为是装修厨房台面的下脚料。但是,如果你拿起一块石块,在掌心里掂一掂,你会觉得这些石块出奇的重,而且这些石块意义重大,因为它们是地质学家在太平洋海床下1英里多的地方钻出的,它们是唯一完整的海洋地壳的组成部分。
无价之宝 意义重大
长期以来,人们一直试图将研究的触角伸向更接近地心的位置,几代人为此付出了不懈努力。钻出来的这些石块是世界上最大的地球学项目的一个重要成果,科学家希望借此揭开一些尘封已久地球之谜。
德克萨斯A&M大学综合海洋钻探项目的科学家尼尔·班尼杰表示:“我觉得这就像是对火星的一次发现之旅,只不过是我们针对的内部空间而不是外部空间。我们正不断掌握地球运转的基本动力学原理。”班尼杰说,海底的这一新发现加深了科学家对气候、地震以及山脉形成的了解。
被称为“辉长岩”的这些石块是在哥斯达黎加以西400英里左右的太平洋海床下面发现的。它们曾是地球深部炙热的岩浆,1500万年前遇水冷却后形成海床。综合大洋钻探项目负责人杰夫·福克斯表示:“要知道60%的地表是以这种方式形成的,辉长岩的发现对地质学家来说简直太兴奋了。虽然它们现在已经冻结,但仍可以提供有关地球运动基本原理的相关信息。地球自身的运动是海床形成的原因。”
这一发现是2002年开始的钻探项目所取得的最重要的成果。当时,一个国际科学家小组驾驶一艘用于石油业的海船开始在3600英尺深的水域进行钻探。2005年7月重返工作水域,继续往地下钻探。去年11月他们三度披挂上阵,共报废了25个水桶大小的钻头,往海床下面钻了1英里左右。也就是在这个时候,他们第一次钻到岩浆库。班尼杰表示:“如果是在10年前,很多人会说我们不可能完成这一任务,他们认为技术上面临的挑战是无法克服的。”
科学家将对从钻洞中取出的数百英尺长的岩芯样本进行分析,但在这些岩芯中辉长岩只有9米。在这段岩芯上,可以看到明显的白色条纹,显示了不同时期岩浆冷却位置的分界线。班尼杰说:“根据这段岩芯的条纹可以看出,岩浆冷却的时间分为几天、几周、几个月甚至几年,这一发现堪称地质学中的‘圣杯’。我们的运气可以说格外地好,获得如此清晰的岩芯分界线,这在历史上还是第一次。”
福克斯也表示,这些辉长岩是无价之宝。科学家可以从它们身上获得大量的信息。
科学幻想 终成现实
100多年前,对地球深处进行研究的想法还只是一种科学幻想。朱尔斯·凡尔纳著名的科幻小说《地心游记》,就讲述了一名德国科学家在他的外甥和一名曾徒步进入火山对地球内部秘密进行研究的向导的陪同下,考察地心的故事。
上世纪50年代晚期,代号“超深钻工程”的钻探可谓雄心勃勃,当时美国刚刚起步的太空探索计划目标向外,而这个钻探计划则是目标向内。该计划的目标是从地幔(位于地壳以下,地核以上)取样。可是,8年过去了,这个“三步走”计划只完成了第一步。由于美国国会不再提供财政支持,“超深钻计划”变成了成为一座“干井”。
班尼杰说:“我们对火星表面的了解可能要超过我们对地球内部的了解。这个钻探项目花费巨大,但与太空研究的费用相比,它能提供一些对我们的日常生活有帮助的真正的基本信息,让我们知道地球是如何工作的。理解这一点非常重要。”
在凡尔纳小说中描述的是火山口位于冰岛,进入这个火山口的时间是1864年。但这次钻探有所不同,钻探辉长岩的科学小组前往热带海洋,共有20个国家的科学家参与了此次行动。福克斯说:“地球历史记录更为清晰地记载在海床岩层上而不是其它地方,这是选择海洋作为钻探地点的基本原因。”
加利福尼亚大学地球物理学家、上一次远征队首席科学家道格·威尔森,对海洋地壳的磁性进行了研究,为确定合适的钻探地点提供了帮助。威尔森在提到1500万年前的太平洋海床时表示:“找到正确的位置进行钻探是我们成功的关键条件。”研究人员之所以选择这一海域作为他们最佳钻探地点的原因在于:构成地壳的构造板块远比陆上的要薄。
投入之大 空前绝后
班尼杰表示:“钻探的费用也因此降低。”但是,德克萨斯农工大学每年支出的船费仍在4500万美元左右,每天大约花费13万美元。无论从国际成员的组成规模还是每年的预算,这次钻探计划都是世界上当之无愧的最大的地球学工程。钻探计划除了得到美国国家科学基金会和日本的支持外,一个17个欧洲国家组成的财团和中国也提供了援助。
目前,科学家提议进行更深层的钻探,预计最早可在2009年进行。与此同时,身为研究科学家的班尼杰也身负重任,他要帮助确定哪些研究人员有资格得到一块岩石。福克斯笑着对他的同事说:“这可需要小心谨慎地仲裁,可以想象,它们就像是塞伦盖蒂草原上被一群豺狼包围的水牛尸体。毕生致力于此的科学家,无论他们持有什么的样的观点,走什么样的研究路线,他们都希望进行自己的研究,都希望得到一块属于自己的岩石标本。”(杨孝文 任秋凌)
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