在“决心”号大洋钻探船上拍摄的西南印度洋中脊目标钻探海域景象。

“决心”号水下摄像机传回的岩芯钻杆进入钻孔的画面。

　　新华社记者

　　张建松摄

　　刘汉永

　　编者导读

　　来自中、美、英等12个国家的30名科学家正在位于印度洋的美国“决心”号钻探船上，准备在印度洋中脊的亚特兰提斯浅滩钻取岩芯，实现人类历史上首次穿透莫霍面，打穿地壳与地幔的边界。这是一个非常激动人心的计划，是很多地质学家几十年来的梦想。

　　那么，莫霍面是什么？人类曾为钻穿地壳的梦想做出过什么样的努力？

　　地震中发现地壳和地幔的分界

　　莫霍面这个名字来自于它的发现者，克罗地亚的地震学家莫霍洛维奇，全称是“莫霍洛维奇不连续面”，是地壳和地幔的分界面。

　　莫霍洛维奇早年在布拉格大学学习数学和物理学，之后在中学任教。1892年，他成为了萨格勒布气象台台长，从事气象学的观测和研究工作，且成绩斐然，是第一个在克罗地亚的报纸上公开发布天气预报的人。但在世纪之交，他的兴趣几乎完全转向了地震学，这可能是因为受到1880年对萨格勒布造成了巨大破坏的地震的影响。1906年，他在气象站内安置了一台地震仪，且记录到了当年的美国旧金山大地震。随后，在他的不断努力下，在1908年，气象站内又安装了一台更为先进的地震仪，取代了上一台仪器。这个诞生于气象站内的地震台站成为“中欧地区最先进的地震观测站之一”（莫霍洛维奇语）。可以说，现在万事俱备，就差一次地震了。

　　1909年10月8日，一次里程碑式的地震来了。这次地震震中距离萨格勒布仅30公里，对该地区造成了相当大的破坏。根据后来的估计，这次地震的震级在5.7-6之间。当时的欧洲已经建立了相当多的台站，而且不同台站间会交换地震记录。地震发生后，莫霍洛维奇就写信向欧洲各地的地震台收集资料。最终，他收到了41份地震波记录，并对其中的36份进行了研究，然后，他发现了一个问题。

　　地震波是一种机械波，如果它是速度恒定，那么离地震的震中越远，接收到地震波的时间越晚，时间和距离成正比。但是，在莫霍洛维奇收集到的资料中，距离震中200公里以外的地方接收到地震波的时间比预计的要早。那么，这说明在地球内部的某些地方，地震波速度是要快一些的。随后，他做出了大量的理论研究，最终发现了莫霍面。

　　莫霍面是地壳和地幔的分界面，地壳中地震波传播的速度慢，地幔中的传播速度快。距离地震震中近的台站记录到的地震波是在地壳中传播的，而较远的地方接收到的地震波有一段是在地幔中传播的，这就导致了远离地震的台站接收到地震波的时间提前了。

　　关于莫霍面的种种猜想

　　莫霍洛维奇发现了莫霍面，那么它到底长什么样子？莫霍面的上面和下面到底有什么不同？地球那么大，地质学家想下去看看。

　　时间来到了上世纪50年代。二战结束不久，美苏争霸。两大巨头除了在政治、经济、军事等领域你争我夺外，在科技上也不甘落后，资金源源不断地流进了科学界。那个时候，最时髦的事情是航天。卫星已经发射成功了，人也被送上天了，登月计划也在讨论中，马上就要开始实施了。

　　地质学家们却有点儿失落，对当时火热的登月设想也是“羡慕嫉妒恨”。甚至，有人在发表的文章中写道：“我们在还不知道海底5公里之下是什么东西的时候，却嚷嚷着去月球或其他行星取样，简直是瞎胡闹。”

　　那时候，人们已经开始着手研究地下几十公里的东西了，最迫切的就是要搞清楚下面是什么，尤其是为什么莫霍面下面的地震波速度要比上面的快。是物质组成发生了变化？还是温度和压力使原来物质的结构发生了变化？这些都还不得而知。

　　当时一种比较流行的观点是，在地壳的最下面是一种叫辉长岩的岩石，成分和玄武岩一致。在地下极高的压力下，辉长岩可以变成榴辉岩，榴辉岩的密度大，地震波的传播速度也就更高，榴辉岩和辉长岩的变化面就是莫霍面。但是，另外一种观点却认为，莫霍面下的地幔是由一种叫橄榄岩的岩石组成的，它的成分与辉长岩或榴辉岩都不一样。到底哪个正确呢？也许只能下去看了才知道。

　　早餐会上诞生“莫霍孔”计划

　　大陆上莫霍面埋在30-50公里之下，要钻到莫霍面显然存在技术上的不可逾越性。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，在大洋中打钻还是一件非常有难度的事情。比如，打钻需要把船固定到一个地方，还需要解决船的颠簸可能造成钻杆折断的问题。

　　美国人芒克组织了一次家庭早餐会，参加的是几个当时著名的地质学家，包括时任普林斯顿大学地质系主任赫斯。早餐会上，芒克建议提出一个“直击地球科学根本问题的研究计划”，半开玩笑地提到钻透莫霍面。然而他的提议得到在场人员的积极响应，他们当场组成了一个委员会，决定向美国自然科学基金会提出一份研究穿透莫霍面的可行性建议书，并将这一计划命名为“莫霍孔”。

　　1957年，在多伦多举行的国际大地测量和地球物理协会会议上，美国科学家宣布了他们的“莫霍孔”计划，得到与会者的热情回应。苏联的代表团也暗示，他们也有类似的打算。这一消息刺激了美国政府，决心在“莫霍孔”计划上拔得头筹。

　　随后，美国人的筹备工作紧锣密鼓地展开，1960年年底决定改装一艘钻探船，并定于1961年试钻。同年3月份，在水深948米的地方钻入地下315米，随后又连续布设了几个钻孔。该船返回时，时任美国总统肯尼迪致电祝贺，称之为科学史上“历史性里程碑”。

　　当然，这一切都伴随着质疑。美国地质学界分成了两派：一派强烈支持这项计划，另外一派则反对。反对者认为这项计划根本不现实，如上面提到的钻探难题根本难以解决。还有就是从科学本身提出的反对意见。“莫霍孔”计划是穿透莫霍面，但陆地上其实本来就有出露的莫霍面，比如在塞浦路斯。从现在板块理论的角度看，塞浦路斯恰好位于亚欧板块和非洲板块的碰撞带上，非洲板块向亚欧板块下挤压俯冲，导致地下岩石被抬升到地表。塞浦路斯出露的岩石，一边是辉长岩，一边是橄榄岩，他们的分界就是莫霍面。如果想要研究莫霍面直接去那里就行了，没必要非得花那么多钱在海里面钻个孔。

　　“莫霍孔”计划最终没能进行下去，但是它对后来海洋钻探工作具有极为重要的意义。正是芒克等人的天才设想，科学家开始有计划地开展大洋钻探工作，并克服了多个技术难题。继“莫霍孔”计划之后，深海钻探计划更是改变了人类对地球的认识，并最终确立了板块构造理论。

　　人类或将首次看到

　　最“原始”的莫霍面

　　“莫霍孔”计划之后是长达几十年的大洋钻探，但地质学家从未放弃过触摸莫霍面。

　　早在1997年，科学家就在印度洋上这个被称为亚特兰提斯浅滩的位置尝试过打穿地壳，到达莫霍面。但达到海底以下约1500米的时候，海上的大风导致钻杆折掉，堵塞了钻孔，不得不终止。随后，在2002至2011年，科学家又相继在东太平洋地区打了四个钻孔，但目标不是达到莫霍面，而是尽可能深入研究地壳的分层情况。这几次最深也只达到了1500多米。今年，科学家又把目光投向了亚特兰提斯浅滩。

　　之所以选这里，是因为这里的研究非常多，资料丰富。更重要的是，这里的地壳很薄，大约为3公里，相对较容易达到莫霍面。

　　但是，本航次的目的并不是直接穿透莫霍面，而是把这项计划分成了若干阶段。第一阶段在1月30日结束，计划钻探深度是1500米。如果一切顺利，希望下一阶段可以继续钻下去，达到3公里的深度。如果再顺利，科学家希望换一艘日本的钻探船，据说这艘船最大钻探深度是6公里，然后再一鼓作气打到莫霍面去。

　　打到莫霍面有什么用？很显然，拿到莫霍面的岩石样品，就可以印证此前关于莫霍面的种种推测是否正确了。而且，石头的形成过程就是地球的形成历史，从这里，我们或许可以破解更多关于地球的秘密。

　　几十年过去了，地质学家对莫霍面念念不忘，如果这次钻探顺利，我们将第一次看到最“原始”的莫霍面。让我们期待！