如果你曾经想过从地底钻个洞直接通到美国,那么,日本有艘探测船可能会是你最棒的选择。工作人员刚完成这艘海洋探测船的最后整备,它将要钻探达到空前的深度,并且完成科学家长久以来的目标:穿过地球的岩质地壳,达到地函。地函的质量约占地球质量的2/3,而且其内部不可见的热对流,与板块运动息息相关。日本是分散在板块交界上的列岛,至少分属三个不同板块,因此地震频繁。日本海洋与地球科技署地球深部探查中心(CDEX)主任平朝彦说道:[日本处于地球活动频繁的位置,实际上有3000万人居住在地球上最危险或最活跃的地区。]
要更了解地函,地球物理学家必须仰赖间接的方法,例如检视震波讯号或是量测重力场的变化。他们可以藉由地表的火山爆发或是断层,了解地函岩石的组成。但是这些物质经历过强烈的高温、冷却或其它过程,许多人认为这已经不能代表真正的地函。穿透地壳与炽热地函的边界――莫氏不连续面,将使科学家可以直接获得地函样本,以了解其液体、气体与环境中温度及压力的情形(包含可能存在的微生物),如果岩浆是自然抵达地表,这些讯息都会在过程中逐渐流失。最近,来自18个国家的研究人员曾利用美国的钻探船果敢号(JOIDES Resolution),在大西洋的中洋脊处,尝试钻探达到地函,但是差了300公尺。
今年7月,日本长崎港的技术人员完成了地球号(Chikyu)钻探船的最后装备,并且将这艘重达5万7500吨、长210公尺的庞大白色船只驶达CDEX。地球号今年秋天会在北海道附近进行船员训练,它将成为海洋钻探整合计划的一员。海洋钻探整合计划是自2003年起便开始执行的长期计划,成员包含日本、美国与欧盟。
地球号除了是海面上最精密的仪器外,它还架起了世界最高的钻探铁架塔,高出海平面112公尺,钻管有9.5公里长(约是台北101大楼高度的19倍)。这一次的钻探,希望这艘花费了5亿4000万美元的地球号,在停留于海深2500公尺的海面上时,可以钻入地壳达7000公尺。钻探的目标包括了某些因板块运动而使地函接近地表的区域,或是地壳相对较薄的地方,例如日本太平洋海岸外的南海海槽。
为了挑战目前的钻探深度纪录(2111公尺),地球号利用的是经由石油工业证实的技术。它的钻探系统采用了重380吨、约六层办公大楼大小的保护罩(防爆装置)来保护井口。这个装置不但可预防船只受到甲烷气体与高压液体喷发的伤害,也使得每次加深九公尺探采的岩心样本可安全的回收。
地球号另一个重要的技术则是动态定位系统,这是一个利用卫星导航的自动定位器,并且校正了风速、海浪与船底的六个360度推进器产生的力量,使船可以一直维持在钻孔的上方。根据CDEX科学家仓本真一表示,地球号将会被运用于多个钻探与岩心取样的计划,而其所钻出的孔洞有些将会用来置放固定的地壳监控仪器,以加强地震预警系统。
钻探进入地函或其它钻探海床的工作,都有个危险存在:钻到了氢氧化物气体的储存槽。如果羽状的烟雾窜出并且上升,将足以使船沉没。逃逸出的气体也会造成灾难性的爆炸与大火。不过地球物理学家相信冒这个险是值得的。CDEX科学家曲威兹(Daniel Curewitz)坚持,地函的直接取样与监测「将大为扩展我们对于自然的了解,并且开启了崭新的途径来探索我们所居住的地球,认识它的自然、历史与未来。