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本文内容来自北京市科学技术协会主办、北京科学中心承办、北京科技报社协办的首都科学讲堂。讲堂每周邀请院士专家开讲，传播科学知识、科学方法，弘扬科学精神、科学文化，促使公众全面、正确理解科学。

上天、入地、下海是人类探索地球的三大壮举。其中“入地”指的正是科学钻探，这是科学家直接获取地下实物数据资料唯一的技术方法，也是人类解决资源、灾害、环境等重大问题时不可或缺的重要手段，被誉为“深入地球内部的望远镜”。

同时，“深地深海”也是我国“十四五”规划和远景目标建议中重点发展的前沿领域之一。让我们一起走近科学钻探，全面了解“深入地球内部的望远镜”。

主讲嘉宾：

高建伟

中国地质调查局自然资源实物地质资料中心高级工程师

（摄影/张星海）

▲挺进地心：揭秘科学钻探（上）

▲挺进地心：揭秘科学钻探（下）

人类对地球圈层的“探索”

地球由三个主要部分组成，水的分布称为水圈，包围地球的气体称为大气圈，固体的地球称为岩石圈。但地球上还有一个至关重要的组成部分，就是生命。

需要强调的是，我们的环境是高度综合的，而不是由水、空气或者岩石单独支配的。相反，其特征在于空气与岩石、岩石与水、空气与水之间不断地相互作用，而且地球上存在生命，地球上生命形式的总和即为生物圈，同样是地球的重要组成部分。因此，地球可视为由四个主要圈层组成，即水圈、大气圈、生物圈和岩石圈。

地球的内部圈层结构统称为岩石圈，进一步细分又可以分为地壳、地幔和地核。用一个鸡蛋来作比较，地壳相当于蛋壳，地幔相当于蛋清，地核相当于蛋黄。

通过对地球进行物理探测，科学家们发现，大陆的地壳平均厚度是33公里，而大洋平均的地壳厚度是7公里，地壳和地幔中间，有一个非常重要的界面叫莫霍面。也就是说，大陆地壳厚度比大洋地壳厚得多。除了岩石圈以外，人类对水圈、大气圈和生物圈的探索也一直在持续，尤其是大气圈，由此带来了“上天入地”的概念，这也是人类探索地球的重要步骤。

对于上天而言，首先要了解大气圈的圈层结构：大气圈分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。地球上空的大气约有3/4在对流层内，97%在平流层以下。平流层的外缘是依靠空气支持飞行的航空器的最高限度。人造卫星的最低轨道在暖层内，航天飞船可以进入外太空，所以我们这里说的“上天”，是指不依靠空气支持飞行的航天器执行的飞行任务。

△大陆地壳平均厚度为33km，大洋地壳平均厚度为7km，地球地壳平均厚度为17km

年，前苏联的宇航员加加林乘坐东方一号宇宙飞船从拜科努尔航天发射场起飞，在远地点为公里的轨道上绕了地球一周，历时是1小时48分钟，完成了世界上首次载人航天飞行，实现了人类进入太空的夙愿，加加林也成了人类进入太空第一人。加加林驾驶的东方一号飞船，也成为了世界上第一个载人进入外层空间的航天器。

前苏联取得了巨大的成就，美国也不甘落后，美国NASA执行了阿波罗计划，阿波罗11号是第五次载人飞行计划，历时8天13小时18分35秒，绕月球飞行30周后登月，并在月表停留了21小时36分20秒。三位宇航员分别是阿姆斯特朗、科林斯和奥尔德林。其中阿姆斯特朗第一个登上月球，成为人类登月的第一人。阿姆斯特朗最经典的名言就是“这是一个人的一小步，却是人类进步的一大步”。这就说明，科学技术在人类“上天入地”的过程中，发挥了相当重要的作用。

中国首次“上天”是年，航天员杨利伟乘坐中国第一艘载人飞船神舟五号发射升空，于北京时间10月16日6时，在内蒙古的预定地区安全落地。这次“上天”完成了中国首次载人飞行任务，杨利伟也成为了中国太空第一人。

年，“神舟十号”飞船发射成功，中国具备了建设自己空间站的条件。年12月，嫦娥五号返回器携带着月球样品，以接近第二宇宙速度返回了地球，按照预定的方案降落在内蒙古的四子王旗着陆场。它是中国探月工程的第六次任务，也是中国航天最复杂、难度最大的一个任务。嫦娥五号带回的月球岩石样品，助力科学家们对月球成因和演化历史等问题进行更深入的研究。

“入地”为什么比“上天”更难

近半个世纪以来，人类在“上天”方面取得了卓有成效的进展。在“入地”方面，人类也不甘落后，是科学家们持续