上天不易，入地更难

莫霍（Moho）分界面简称莫霍面，是地壳和地幔的 . 分界面，以克罗地亚地震学家Andrija Mohorovicic 名字命名。1909年， Mohorovicic首次观测到浅源地震有两组P波（地震压缩波）到达地震观测站，一组地震波在地壳传播，沿着直线路径到达观测站，另外一组地震波在地壳下传播，在地球内部沿着曲线路径到达观测站。他推测这个曲线路径的形成是由于地震波在地球内部发生折射。通过分析更多观测站的数据，Mohorovičić得出结论，地球内部的结构不是连续结构，而是分层结构，存在分层界面。Mohorovičić是第一个根据地震波观测证据确定地壳和地幔之间存在不连续性分界面的科学家。

地壳中的主要物质是玄武岩。在莫霍面上的地壳中，P波的传播速度大约为6.7-7.2 km/s，接近P波在实验室玄武岩中的传播速度。根据火山爆发的喷出物，地质学家知道地壳下的主要物质是橄榄岩。在莫霍面下的地幔中，P波的传播速度大约为7.6-8.6 km/s，接近P波在实验室橄榄岩中的传播速度。科学家通过地震波的速度变化确定地壳和地幔物质成分不同。

在地壳与地幔的接触面，地幔物质逐渐冷却并粘附在地壳上，形成了莫霍面。地球化学实验表明，在莫霍面中，从地壳渗出的水与地幔橄榄岩发生化学反应，生成一种称为蛇绿岩的矿物。蛇绿岩是莫霍面的主要物质成分，莫霍面的厚度大约为500米。由于地质变化，地球上一些地方莫霍面裸露在地表，这些古老的莫霍面就是以各种蛇绿岩的形式在地表存在。

莫霍面距离地表的深度——也就是地壳的厚度，在地球各地不一样。由于海底地壳较薄，在大洋中，莫霍面的深度约为5～15千米，在大西洋和印度洋，深度为10～15千米，太平洋中央部分深度只有5千米；在岛弧地区，深度为20～30千米。在大陆，莫霍面深度为30～40千米，在高山地区，例如在青藏高原和天山地区，深度达60～80千米。

挖到莫霍面是一个重要的地球科学研究工程。由于海洋地区的莫霍界面比大陆地区浅得多，因此科学家设想在大洋深处地壳较薄的地方钻孔，一直钻穿莫霍界面，通过钻孔岩芯直接观察莫霍界面的物质。1961年3月，美国国家自然科学基金会资助了一项浩大的地球科学项目——莫霍面钻探计划（Mohole Drilling Project），在海底钻洞达到莫霍面边界。在随后的五年中，莫霍钻探孔队在地壳中向下挖掘，但最大深度仅为183米，这距离莫霍面还很远。但考虑到这一钻孔的深度是在水深为3566米的海面上完成，这个结果还是很了不起的。由于当时美国正在开展载人登月项目，这个挖地项目费钱多，彰显力度却不大。因此，美国国会在1967年取消了这一项目。

当时美苏正处于“冷战”时期。美苏两国在军事领域激烈竞争，在科技领域的竞争不亚于军事领域。美国在“上天”方面已经领先，率先将女宇航员人送上地球太空轨道，1969年7月20日又完成了人类首次登月。苏联一定要在“入地”方面领先美国，其目标是钻出一个15000米深的孔，到达莫霍面。

1970年5月24日，苏联开始了超深钻孔施工。钻孔位置定在北极圈内的科拉半岛。在科拉半岛开展钻探工程是有原因的，苏联地质学家经过全面研究后，认为这里的地壳内部温度较低，莫霍面深度较浅，大约为15km，且在陆地上钻孔实施比在海面上容易。在科拉半岛的钻探点，苏联工程师建造了一个61米高的钻探塔，以容纳钻探设备。

科拉超深钻井的钻孔平均直径为23cm，其上部直径为92cm，下部直径仅为为21.5cm，比一枚1元的硬币还小。苏联工程师设计了特殊的小钻头，用加压泥浆推进钻头旋转前进。钻头仅在末端旋转，而不是从上到下旋转。科拉超深钻工程开工4年后，就钻了一个7公里深的钻孔。在这段时间里，没有发生任何事故。但在随后钻探中，每公里的前进都伴随着事故。主要原因是地壳内部的高温对钻头影响最大，导致旋转的钻头会熔化断裂。钻孔深度超过1.2 km，地壳内部的测量温度接近180˚C，而苏联科学家预计在这个深度的温度大约为100˚C。 1989年，钻孔深度达到了12262米，钻杆突然脱落，钻孔工作不得不中止，未能达到莫霍界面。苏联解体后，钻探工作停止。2006年，钻探工作因资金耗尽而完全停止。2008年，科拉钻探基地彻底废弃。

在随后的几年里，虽然有其它的地质探勘钻出了更长的钻孔，但其深度未超过科拉钻孔。科拉钻孔仍然是地壳中最深的钻孔。毫无疑问，这是人类最惊人的成就之一！

虽然科拉超深钻孔未能到达莫霍面，但取得了3个科学家意想不到的科学发现：

一是在6.7公里深度发现了微型浮游生物的化石，浮游生物年龄是惊人的20亿年！

二是发现地壳深部存在水和气体！科学家发现沿钻孔路径各处都有热矿化水。科学家还在科拉超深钻孔中提取到了气体，在整个钻孔中都有氮、氦、氢和二氧化碳。气体来自地壳中埋葬的微生物。

三是发现大陆地壳的花岗岩下面不存在玄武岩，而是存在变质花岗岩。而在这以前，科学家根据地震波的观测结果，一直认为大陆地壳分为两层，上地壳主要成主要成分为花岗岩， 下地壳的深度约为9公里，主要成分为玄武岩。

挖到莫霍界面依然是地球科学研究不懈的追求。最近几年，美国科学家发现印度洋的亚特兰蒂斯海床的海洋地壳特别薄，钻孔1.5公里就可能达到莫霍界面。由此开展了新一轮的挖地科学工程，目前在亚特兰蒂斯海床的钻孔深度约达800米。