探寻地球内部的奥秘

一直以来，人们力图探寻地球内部的奥秘。18世纪，人们计算出地球的平均密度后发现：地球内部的平均密度为5.52克/厘米 3，而地球表面岩石的平均密度是2.67克/厘米 3，两者相差1倍多。这说明地球内部一定存在着重物质。

19世纪中期以后，人类开始大规模地探索地球内部的奥秘。地球物理学家通过地震仪测量发现，每当发生巨大地震时，受到强烈冲击的地下岩石会产生弹性震动，并以波的形式向四周传播。

这种弹性波就是地震波，地震波分为纵波（P波）和横波（S波）。纵波可以通过固体、液体和气体传播，且传播速度较快；横波只能通过固体传播，传播速度较慢。由此可知，随着所通过物质的性质的变化，纵波和横波的传播速度也会发生变化。

1909年10月8日，萨格勒布地区发生了一次强烈地震，南斯拉夫的地震学家莫霍洛维奇经过研究发现地震波在传到地面下33千米处发生了折射现象，于是他认为这个发生折射的地带正是地壳和地壳下面物质的分界面。1914年，在一次地震中，美国地震学家古登堡又发现在地表下面2900千米处，纵波的传播突然急剧变慢，横波则完全消失了，这说明存在着另一个不同物质的分界面。后来，人们为纪念他们，将以上两个不同的界面分别命名为“莫霍洛维奇不连续面”（莫霍面）和“古登堡不连续面”（古登堡面）。

地壳及地幔示意图

这是地球的横切面，显示了地球的各主要层。我们生活在十分薄的地壳上面。

地球内部以莫霍面和古登堡面为分界，分为地壳、地幔和地核三个圈层。地壳是地球的最外层，指从地面到莫霍面之间很薄的一层固体外壳。地壳主要由各种岩石组成，高低不平，平均厚度为17千米，大陆部分远比海洋部分厚，平均厚度为33千米，高山、高原地区甚至厚达60～70千米，海洋地壳平均厚度仅有6千米。

地幔位于地壳和地核之间，是从莫霍面以下到古登堡面以上的一层固体物质。这一层的主要成分是铁镁的硅酸盐类，其含量由上而下逐渐增加。这一层分为上地幔和下地幔，深度为从地下5～70千米以下到地下2900千米以上，从莫霍面到1000千米深处是上地幔，地下50～250千米是上地幔顶部，这里存在一个软流层，岩浆可能就是发源于此。地下1000～2900千米深处是下地幔，其温度、压力和密度都比上地幔大，物质状态可能不再是固体，而是可塑性固体。

地核是地球的中心部分，位于地球的最里层。1936年，丹麦地质学家莱曼通过对地核中传播的地震波速度的测量，发现地核又可分为外核和内核两部分。外核在2900～5000千米深处，物质状态接近液体。内核又叫“铁镍核心”，在5000千米以下深处，其温度、压力和密度更高了，物质成分近似于铁镍陨石。

美国科学家做了大量的模拟试验后发现，地核温度从内到外温度逐渐降低，地球中心的温度大约是6880℃；内外核相交面的温度是6590℃，略低于地球中心；外核与地幔的相交面的温度更低，是4780℃。除此之外，科学家还发现，地球内核的压力极大，每6.5平方厘米为2200万千克，是海平面的地球大气压的330万倍。

近年来，借助大型计算机，研究人员从地面上3000个监测站收集到了大量的地震观察情报，并对之进行了综合分析，描成一张总图，结果发现，地核表面布满“山头”和凹凸不平的地带，结构与海洋相似，充满了低密度流体。

人们总希望亲眼看到地球内部的情形。直到20世纪90年代，在中欧的一个小城温迪施埃中巴赤，人们钻探出了一个直径22厘米、深14千米的世界上最深的洞。这个地区地理情况十分特殊，这里的岩石有30千米厚，并向地表突出。历史上古老的欧洲板块和非洲板块在这里相互碰撞，彼此推挤和啮合。正是由于这种地理情况的存在，地质学家们打算用管状的、中空的特殊钻孔器旋出岩心，把这些岩心提取上来，但这次努力最后还是以失败而告终。

经过多次的失败，人们不得不暂时承认，肉眼不能直接看到地球内部的情景，只能通过火山喷发出来的物质来了解地球内部的化学组成和物理性质，或采用先前采用过的地震观测等间接方法来观测地球内部。我们相信，总有一天人类能够揭开地球内部的奥秘。