前一段時間，有一個新聞?wù)f多國科學(xué)家將合作在印度洋打一個鉆，穿透莫霍面到達(dá)地幔。這是一個非常激動人心的計劃，穿透莫霍面是很多地質(zhì)學(xué)家?guī)资陙淼膲粝搿?/p>

從莫霍洛維奇說起

莫霍面這個名字來自于它的發(fā)現(xiàn)者，克羅地亞的地震學(xué)家莫霍洛維奇（Mohorovi?i?），全稱是莫霍洛維奇不連續(xù)面，是地殼和地幔的分界面。

莫霍洛維奇早年在布拉格大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)，之后在中學(xué)任教。1892年，他成為了薩格勒布（Zagreb）氣象臺臺長，從事氣象學(xué)的觀測和研究工作，且成績斐然，是第一個在克羅地亞的報紙上公開發(fā)布天氣預(yù)報的人。但在世紀(jì)之交，他的興趣幾乎完全轉(zhuǎn)向了地震學(xué)，這可能是因為受到1880年對薩格勒布造成了巨大破壞的地震的影響。1906年，他在氣象站內(nèi)安置了一臺地震儀，且記錄到了當(dāng)年的美國舊金山大地震。隨后，在他的不斷努力下，在1908年，氣象站內(nèi)又安裝了一臺更為先進(jìn)的地震儀，取代了上一臺儀器。這個誕生于氣象站內(nèi)的地震臺站成為“中歐地區(qū)最先進(jìn)的地震觀測站之一”（莫霍洛維奇語）?？梢哉f，現(xiàn)在萬事俱備，只欠東風(fēng)，就差一次地震了。

1909年10月8日，這次里程碑式的地震來了。這次地震震中距離薩格勒布僅30公里，對該地區(qū)造成了相當(dāng)大的破壞。根據(jù)后來的估計，這次地震的震級在5.7～6之間。當(dāng)時的歐洲已經(jīng)建立了相當(dāng)多的臺站，而且不同臺站間會交換地震記錄。地震發(fā)生后，莫霍洛維奇就寫信向歐洲各地的地震臺收集資料。最終，他收到了41份地震波記錄，并對其中的36份進(jìn)行了研究，然后，他發(fā)現(xiàn)了一個問題。

地震波是一種機(jī)械波，如果它的速度恒定，那么離地震的震中越遠(yuǎn)，接收到地震波的時間越晚。但在，在莫霍洛維奇收集到的資料中，距離地震中200公里以外的地方接收到地震波的時間比預(yù)計的要早。那么，這說明在地球內(nèi)部的某些地方，地震波是速度是要快一些的。隨后，他做出了大量的理論研究，最終發(fā)現(xiàn)了莫霍面。

地震波在地殼、地幔中的傳播模型

莫霍面是地殼和地幔的分界面，地震波在地殼中傳播的速度慢，地幔中傳播速度快。距離地震震中近的臺站記錄到的地震波是在地殼中傳播的，而較遠(yuǎn)的地方接收到的地震波是有一段是在地幔中傳播的，這就導(dǎo)致了遠(yuǎn)離地震的臺站接收到地震波的時間提前了。

這就是一個“不想當(dāng)?shù)厍蛭锢韺W(xué)家是數(shù)學(xué)家不是一個好的氣象學(xué)家的故事”。

到莫霍面下面看看

莫霍洛維奇發(fā)現(xiàn)了莫霍面，那么它到底長什么樣子？莫霍面的上面和下面到底有什么不同？地球那么大，地質(zhì)學(xué)家想下去看看。

時間來到了1950年代。二戰(zhàn)結(jié)束不就，美蘇爭霸漸入佳境。兩大巨頭除了在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等領(lǐng)域你爭我奪外，在科技界也都不甘落后，資金源源不斷地流進(jìn)了科學(xué)界。那個時候，最時髦的事情是航天。衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)射成功了，人也被送上天了，登月的計劃也在討論中，馬上就要開始實施了?？梢哉f，那個年代是科學(xué)發(fā)展的黃金時期，廣播中經(jīng)常傳來科學(xué)界研究突破的消息。

可是，這個時候，面對金山，地質(zhì)學(xué)家卻想不到一個拿錢的項目，這可著實讓人發(fā)愁、尷尬和失望，對當(dāng)時的火熱的登月設(shè)想也是羨慕嫉妒恨。甚至，有人在發(fā)表的文章中寫道：“我們在還不知道海底5公里之下是什么東西的時候，卻嚷嚷著去月球或其他行星取樣，簡直是瞎胡鬧?！?/p>

地質(zhì)學(xué)發(fā)展到了1950年代，人們已經(jīng)開始著手研究地下幾十公里的東西了，最迫切的就是要搞清楚下面是什么，尤其是為什么莫霍面下面的地震波速度要比上面的快。是物質(zhì)組成發(fā)生了變化，還是溫度和壓力使原來物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化？這些都還不得而知。

當(dāng)時一種比較流行的觀點是，在地殼的最下面是一種叫輝長巖的巖石，成分和玄武巖一致。在地下極高的壓力下，輝長巖可以變成榴輝巖，榴輝巖的密度大，地震波的傳播速度也就更高，榴輝巖和輝長巖的變化面就是莫霍面。但是，另外一種觀點卻認(rèn)為莫霍面下的地幔是由一種叫橄欖巖的巖石組成的，它的成分與輝長巖或榴輝巖都不一樣。到底哪個是正確的呢？地質(zhì)學(xué)家想去看看。

有些時候偉大的設(shè)想會在意想不到的場合出現(xiàn)。正在地質(zhì)學(xué)家苦于沒有拿到錢的想法時，美國人芒克（Munk）組織了一次家庭早餐會，參加的是幾個當(dāng)時著名的地質(zhì)學(xué)家，包括時任普林斯頓大學(xué)地質(zhì)系主任赫斯（Hess）。早餐會上，芒克建議提出一個“直擊地球科學(xué)根本問題的研究計劃”，隨后又半開玩笑地提到鉆透莫霍面。隨即收到在場人員的響應(yīng)，他們當(dāng)場組成了一個委員會，決定向美國自然科學(xué)基金會提出一份研究穿透莫霍面的可行性建議書，并將這一計劃命名為“莫霍孔”。

“莫霍孔”的始終

大陸上莫霍面埋在30～50公里之下，要鉆到莫霍面顯然存在技術(shù)上的不可逾越性。但在大洋中，莫霍面在大洋底之下5公里的地方，似乎是可行的。

在1950年前后，在大洋中打鉆還是一件非常有難度的事情。比如，打鉆需要把船固定到一個地方，還需要解決船的顛簸可能造成鉆桿折斷的問題。

1957年，在多倫多舉行的國際大地測量和地球物理協(xié)會會議上，美國科學(xué)家宣布了他們的“莫霍孔”計劃，得到與會者的熱情回應(yīng)。蘇聯(lián)的代表團(tuán)也暗示，他們也有類似的打算。這一消息刺激了美國政府，決心在“莫霍孔”計劃上博得頭籌，這一動機(jī)促成了這一計劃的實施。

隨后，籌備工作緊羅密布地展開，1960年年底決定改裝一艘鉆探船，并定于1961年試鉆。同年3月份，在水深948米的地方鉆入地下315米，隨后又連續(xù)布設(shè)了幾個鉆孔。該船返回時，時任美國總統(tǒng)肯尼迪致電祝賀，稱之為科學(xué)史上“歷史性里程碑”。

當(dāng)然，這一切都伴隨著之一。美國地質(zhì)學(xué)界分成了兩派。一派強(qiáng)烈支持這項計劃，另外一派則反對。反對者認(rèn)為這項機(jī)會根本不現(xiàn)實，如上面提到的鉆探難題根本難以解決。還有就是從科學(xué)本身提出的反對意見?！澳艨住庇媱澥谴┩改裘?，但陸地上其實本來就出露有莫霍面，比如在塞浦路斯。從現(xiàn)在板塊理論的角度看，塞浦路斯恰好位于亞歐板塊和非洲板塊的碰撞帶上，非洲板塊向亞歐板塊下擠壓俯沖，導(dǎo)致地下巖石被抬升到地表。塞浦路斯出露的巖石，一邊是輝長巖，一遍是橄欖巖，他們的分界就是莫霍面。如果想要研究莫霍面直接去那里就行了，沒必要非得花那么多錢在海里面鉆個孔。

與“莫霍孔”計劃開展的同時，另一項更有前途的科學(xué)鉆探計劃也在開展，即“長巖芯”計劃。在此之前，地質(zhì)學(xué)家通過對陸地上冰川遺跡的研究，提出地球在第四紀(jì)經(jīng)歷過4次大的冰期。但是，由于陸地上冰川遺跡保留并不完整，有些地區(qū)的研究困難很大。但是，在海洋中保存著幾乎連續(xù)的海洋沉積物，這是研究古氣候變化的絕佳材料。早期的一些零星海洋沉積物取樣的研究結(jié)果揭示出，地球在第四紀(jì)可能經(jīng)歷了更為頻繁的冷暖交替變化。隨著這方面研究的深入，也就發(fā)現(xiàn)了越來越多的科學(xué)問題，大洋鉆探取樣顯示出在研究海洋、洋底、氣候和地質(zhì)學(xué)等方面的優(yōu)越性，成果豐碩。這不禁讓科學(xué)家思考，到底是花大價錢一口氣打到莫霍面有意義，還是把這些錢花到更容易出成果的地方有意義？最終，隨著“莫霍孔”計劃的預(yù)算不斷增加和科學(xué)家對它的科學(xué)意義的思考，最終在1966年被否決掉了。

“莫霍孔”計劃最終沒能進(jìn)行下去，但是它對后來海洋鉆探工作具有極為重要的意義。正是芒克等人的天才設(shè)想，科學(xué)家開始有計劃地開展大洋鉆探工作，并克服了多個技術(shù)難題。繼“莫霍孔”計劃之后深海鉆探計劃更是改變了人類對地球的認(rèn)識，最終確立的板塊構(gòu)造理論，這對人類思維的沖擊不亞于20世紀(jì)初愛因斯坦創(chuàng)立的相對論。

不忘初心

“莫霍孔”計劃之后是長達(dá)幾十年的大洋鉆探，但地質(zhì)學(xué)家從未放棄過觸摸莫霍面。

早在1997年，科學(xué)家就在這這個被稱為亞特蘭提斯淺灘的位置嘗試過打穿地殼，到達(dá)莫霍面。但達(dá)到海底一下約1500米的時候，海上的大風(fēng)導(dǎo)致鉆桿折掉，堵塞了鉆孔，不得不終止。隨后，在2002～2011年，科學(xué)家又相繼在東太平洋地區(qū)打了四個鉆孔，但目標(biāo)不是達(dá)到莫霍面，而是盡可能深，研究地殼的分層情況。這幾次最深也達(dá)到了1500多米。這次，科學(xué)家又把目光投向了亞特蘭提斯淺灘。

之所以選這里，是因為這里的研究非常多，資料豐富。更重要的是，這里的地殼很薄，大約為3公里，相對較容易達(dá)到莫霍面。

但是，本航次的目的并不是直接穿透莫霍面，而是把這項計劃分成了若干階段。第一階段在1月30日結(jié)束，計劃鉆探深度是1500m。如果一切順利，希望下一階段可以繼續(xù)鉆下去，達(dá)到3公里的深度。如果再順利，科學(xué)家希望換一艘日本的鉆探船，據(jù)說這艘船最大鉆探深度是6公里，然后在一鼓作氣打到莫霍面去。

幾十年過去了，地質(zhì)學(xué)家對莫霍面念念不忘，如果這次鉆探順利，我們將第一次看到最“原始”的莫霍面。讓我們期待！