“火星变地球解锁地球宜居之谜是关键”

受探测技术手段的限制，“深”仍然是个巨大的谜。 对所有矿物能源的技术应用都仅限于地壳的进一步发展。 更形象的比喻是，将地球比作蛋，万米深的钻头连蛋皮都没有钻过！

“天问一号”探测器正在前往火星的途中。 人们期待着这一壮举——面对火星，人类将努力将其改造成家园。

天文学家认为，行星的宜居性取决于与恒星的距离。

但是，金星、火星和地球一样位于太阳系的宜居带。 为什么只有地球充满活力？

地球科学家认为，地球成为太阳系中唯一有生命的行星的原因就在于它的“内秀”。

只有“深入”进入，探索地球的进化机制，找到适合居住的秘密，才能把外星行星装进袋子里。

“深”总是空惊喜:

巴西火山爆发，“吐出”了一堆钻石。 研究表明，钻石来自地幔。

据地球及期陨石“露富”预测，地球内核中储存的黄金超过世界储量的99%。

…。

比起宝藏，让科学家陶醉的是地球内部有着适宜居住的秘密，这将成为征服宇宙的出发点。

随着科学技术实力的大幅上升，探索地心的计划已成为事实。 各国野心勃勃，世界主要大国都重视“深入”勘探和地球宜居性研究。

中国地球科学家也在推进“深地”科学研究，他们通过地幔、地幔过渡带、核地幔边界甚至更深的核研究，深入解析地球，研究地球如何通过几十亿年的发展变得更适合居住。 他们认为，只有知道地球内部发生了什么，才能在外星空之间找到适合居住的行星。

一半是“火焰”一半是“海水”，地球是“双子座”

明亮的蓝色，不慌不忙地旋转……在宇航员眼里，地球安静而美丽

平静的山、美丽的秋天、广阔的大地、无边无际的大海……在地表居住者眼中，地球是固若金汤，平静而有力。

俯冲、跳跃、喷薄、粘性……在深入研究的人眼里，地球简直是“跑酷”的选手，其运动形态不仅多样，而且发生了极其变化。

哪个是最真实的地球？ 地球其实是“双子座”，表面的平静是“虚假”。

“其动向是天生的”中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所所长徐义刚研究员表示，地球自形成以来，经过数十亿年的演化，从相对均匀炙热的行星发展成了具有良好的层圈结构、充满活力的宜居行星，其根源在于活跃的地球内部。

“地球不动就会死”，中国科学院大学地球行星科学学院教授李忠海更直接地说。

地球的运动带来了活力，明确了四季，但地球的运动不仅仅是“风、花、雪、月”，地表下地幔、核的运动才是地球生命力的源泉。

最初的地球、火星、金星非常相似，但在40亿年到35亿年前开始走上不同的道路。

金星发生失控的温室效应，表面温度达到470

火星发生失控的冰室效应，表面平均温度为零下55度，大气密度相当于地球的1%。

地球最终拥有足够的含氧大气和生物接受范围内比较恒定的表面温度。

地球发生了那些变化吗？ 徐义刚举了一个例子，大约两三千万年前，地球大气中的二氧化碳浓度从2000ppm下降到了500ppm (人类在二氧化碳浓度为1000ppm时开始感到困倦)。

徐义刚说:“在现有的知识体系中，温室气体的大幅减少应该会导致全球变暖的降低，但实际上那时地球的温度几乎没有变化。”

“自相矛盾”的现象层出不穷。 例如，现在人们认为地球上的氧气是由海洋微生物释放出来的，但30亿年前的海洋中已经有了产生蓝色细菌和氧气的光合作用，约25亿年前地球大气开始出现了巨大的氧气。

“地球表层系统的研究已经非常深入，但很难回答许多矛盾事实出现的原因”徐义刚说:“为了探索未解之谜，我们不能忽视地球深部是巨大生命元素的储藏库！ ”。

保存，运转，释放，运转，重新保存。 地球内部是“跑酷”！ 一起，还有各种生命的重要因素在流动。 恐怕上述没有带走热量的二氧化碳转向地球内部，地球自身的反应保持着温度整体的平衡。

“‘深入’和浅表联动机制已成为新学科制的顶点，各国竞相布局，都将率先突破。”

学术界开始认识到，地球内部碳、氢、氧、氮等生命元素的动力学过程与整个地球生命的循环密切相关。

“‘深入’和浅表联动机制已成为新学科制的制高点，各国竞相布局，都将率先突破。 ”。 徐义刚说。

年，美国地球物理联合会和美国地质学会联合发表的《21世纪大地构造:一个宜居行星的动力学》白皮书中指出，“深入”的过程和生物圈与大气层的相互作用在维持地球宜居性方面发挥了极其重要的作用。

美国东盟基金会和英国自然环境研究理事会也相继启动了“深部碳观测”全球重大研究计划和“挥发分、地球动力学和固体地球控制应在地球居住”的重大研究计划。

在美国研究理事会发表的咨询报告中，早期地球与地球内部的动力和浅部的联系被列为重要的关注方向。

世界起步，中国也不甘落后——

2009年，国土资源部实施的“地球深部探测技术与实验研究专项”正式启动，标志着中国地球深部探测的“入地”计划开始。

年，科技部发起了国家要点研发计划“深地资源勘探开采”要点专项，从资源勘探的角度提出了深地搜索目标，并在完成过程中迅速发展了移动平台的地球物理勘探技术装备等。

以前，在中国科学院和国家自然科学基金委员会共同开展的“中国学科和前沿行业快速发展战术研究( 2021-2035 )”框架下，“深地科学前沿科学快速发展问题战术研究”( 2021-2035 )得到批准，研究涉及地球科学和生物、大气、行星学等多个领域

另外，科技创新2030国深入探测重大专项，国家自然科学基金委深入开展重大研究规划，积极开展组织相关论证工作。

除了钻头之外，科学家还有许多推断地球运动规律和物质循环路径的间接方法

英国科幻小说家阿瑟·克拉克在短篇作品《地心烈焰》中，以压缩状态的高密度生命，描绘了可以从白色岩石之间穿过的“深入”生活的智慧生物。

儒勒·维尔纳的《地心游记》生动地描绘了地心世界，惊险地描绘了通往现实中不存在的地心的通道。

走向“深层”，小说家发挥想象力，思考各种各样的退路。 实际上，与深海探测和深度空探测不同，研究者们无法用潜水艇和宇宙飞船接触，该如何进行研究呢？

我国科学家曾提出大胆的构想:在中国挖几口超过万米的特深坑。 这将把我国的地球科学研究水平提高到国际先进水平。

除此之外，科学家们还有很多推断地球运动规律和物质循环路径的间接做法。

“地球在动，谁在推？ ”李忠海说，内部没有密度差异，如果没有“东重轻”和“头重轻”，它就不会动。

地球内部的运动就像有成千上万的“跷跷板”。 这些“跷跷板”的不平衡是给地球动力的，因为跷跷板的动力在地球内部各层之间特点不同，均匀性不同，万有引力不同。

李忠海先生解释说，如果地球的流变强度非常强(“跷跷板”生锈)，由于旋转的应力而变形变慢的话，地表的板块运动几乎不动，没有新陈代谢，某种程度上也可以理解“死亡”。

如果流变强度非常弱，地球像“散黄蛋”，那么地球在固定的驱动力下变形非常快，意味着下沉的板块从地表呼啸而过，下地幔也飞得很快，这样的地球现在可能也不会成为适宜居住的状态。

基岩板片自上而下的下沉和地幔柱自下而上的运动相互勾结和影响着整个地幔的各圈层，这些运动的平衡和规律值得探究。

“峨眉山、夏威夷、冰岛……都是公认的大地幔柱，就像从地幔延伸出来的“梯子”，曾经或正在进行的喷发，都会带来“深入”的消息。 ”南京大学教授李高军表示，通过对这些地区岩石的采集解体，可以认识深部圈层相互作用的结构过程和动力学机制。 另外，人们利用地震波的探测，“听到”来自地下的“动静”。

“最好的论文”引起争论，要“深入”理解，需要越来越多的探测手段

“对地球的研究又多又复杂，所有的层圈都必须参与。 至今掌握的做法和手段仍然有限”。 徐义刚表示，“深入”需要技术创新。

我国科学家在这个行业取得了比较领先的进展。 例如金属稳定同位素示踪剂的做法，逐渐将跟踪地球深部的“奔跑”痕迹可视化。

“我国科学家率先开发了镁—锌同位素示踪技术。 ”。 中国科学院院士、中国地质大学(北京)教授李曙光说，由于发现海底沉积的碳酸盐岩和地幔岩石有巨大的镁同位素差异，年，小组利用镁同位素查明了地球深部沉积的沉积碳酸盐岩。

年，利用镁同位素示踪技术，李曙光团队发现中国东部的地幔是一个巨大的再循环碳库。

“我们发现中国东部地区出现了镁同位素异常现象，异常区域与地震断层图像揭示的西太平洋板块向中国东部大陆俯冲、滞留在地幔过渡带的俯冲板片分布区域完全重叠。 ”李曙光说。

轻镁(与碳结合形成碳酸镁等异常镁形态)“高光”的地幔像拼图一样，与更深层的地幔俯冲边缘周围的构成范围正好吻合。

所谓“雁过留痕”。 小组推测二氧化碳溶解在海水中，以碳酸盐的形式堆积在海底，通过板块下沉，海底堆积的碳酸盐带入地幔。

如果这是模型的话，就有可能给“原始地球大气的大量co2去了哪里”“地球是如何实现宜居的碳减排和氧气增加的”等问题提供线索，找到改造火星大气的方法。

更现实的意义是，“我们建议监测中国东部休眠火山(长白山、五大连池等)和郑庐断裂带的现代二氧化碳排放量。 ”。 李曙光说，碳储藏库在下面，火山爆发后会释放大量二氧化碳，对温室气体的含量和气候造成很大影响。

相关研究发表在《国家科学评论》( national science review )上，获得了该期刊2019年度最佳论文奖。

这篇论文随后受到学术界的挑战，有人认为可能是“扩散”的结果，也有人认为可能是原尖晶石(主要成分为镁铝氧化物)重结晶的结果。

科学探索总是在争论中被讨论。 “我们欢迎这样的讨论，并将推动进一步的研究。 ”。 李曙光说，最近团队又增加了很多实验。 例如，根据锌示踪剂发现，如果是“扩散说”，锌镁应该同步扩散，但研究表明不是。

受探测技术手段的限制，只要人类对深度空、深海稍有了解，“深度”依然是一个大谜团。 对所有矿物能源的技术应用都仅限于地壳的进一步发展。 更形象的比喻是，将地球比作蛋，万米深的钻头连蛋皮都没有钻过！

学者们也在探索模拟手段，以代替“以身作则”。

不久前，一项更令人震惊的研究发表了。 北京高压科学研究中心的科学家通过高压化学研究发现，在180万米的地下，会发生与地表完全“反向”的化学反应。 当人类拼命寻找在地表制氢的方法时，在地下180万米的环境中，可以主动从水中释放氢气，剩余的氧负离子进一步氧化氧化物(如氧化铁变成过氧化铁)。

“需要更强的技术创新，需要给地球科学家信心的手段”徐义刚对深入的过程和地球宜居的研究给予高度重视，通过多学科的深入融合，启发创新科学思想，培育新的学科增长点，在“深入”的行业聚集我国核心科学研究力量，打造国家“深入”的

延伸阅览

香山会议上的“深入”话题

9月21日，召开了以“深层过程与地球的宜居性”为主题的香山科学会议。 来自中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、中国地质大学、南京大学等20多所大学、科研院所的研究者共同探讨地球深处的科学问题，以及它与地球上万千生命的关系。 讨论了“深层次和地球宜居性”未来的快速发展方向和要点，会议聚焦地球宜居性深部控制机制，解析地球宜居环境演化过程，围绕地球深部结构和深部引擎、地球物质循环和可居地球、重大地质事件和可居地球、地球内外系统关联机制等4个中心议题进行深入讨论。

气候变暖是大趋势还是小迂回？

沈树忠(中国科学院院士、南京大学地球科学与工程学院教授) :百年来，地球快速变暖对人类赖以生存的生态系统产生了前所未有的影响，但由于人类注意尺度有限，我们评价目前的全球变暖是长时间的变化趋势，还是新生代以来持续变暖过程中的短暂迂回？

地球海洋、陆地生态联系形成至今已有4亿多年，在此期间发生了多次极热和极寒的气候变化，引起了当时世界生态环境和生物多样性的剧变，这些极端气候发生的原因及其对地球生态系统的影响是了解当今地球现状和迅速发展趋势的“天然之窗” 通过高精度海陆生物多样化、环境变化速度和过程再现，结合现代地球系统进行量化模拟等做法将揭示极端气候与生态系统演化之间关系的“窗纱”。

地磁逆转、漂移、动力来自哪里？

潘永信(中科院院士、中科院地质与地球物理研究所研究员) :地磁屏蔽了大量太阳风粒子和宇宙线，影响了地表生物(蝙蝠、信鸽等)的习惯，地磁也与人类社会活动密切相关，如全球定位导航、地球物理探矿等方面发挥了重要意义，

地磁非常变化，有地磁逆转、超静磁期、地磁漂移、地磁突变等现象。 为什么会发生变化呢？ 变化的驱动力来自哪里？ 人类解不开。

回答这些科学问题有赖于观测仪器、技术方法和理论的迅速发展。 目前，高分辨率磁强计的研制、地磁观测卫星规划、计算和数值模拟方法的进步等提供了探索上述问题的机会。 今后应结合实验、观测和数值模拟，融合地磁学、地震学、矿物物理学、地球化学、磁流体力学、计算技术等学科手段，研究地磁的起源、变化及其深部动力学新闻和浅表环境效应等问题。

与雪球事件的始末在幕后相随

朱茂炎(国家973项目首席科学家、中国科学院南京地质古生物研究所研究员) :雪球事件是指前寒武纪发生的多次超寒冷气候事件。 因为雪球，包括赤道附近海陆在内的地球表面完全或几乎完全被冰覆盖。 雪球事件的研究是近20年来地球科学最活跃、最具代表性的前沿交叉研究行业。

雪球事件在大量地质学、地球化学、地球物理学和同位素年代学证据的支持下，得到了多种气候模型的论证，但关于雪球事件的发生过程和发生机制还有许多未解之谜。 例如，是什么引起了雪球事件的发生和结束？ 不同雪人事件的触发和退出机制是否一致？ 有假说认为银河系星星爆炸引起的星云冬季有可能引起地球雪球事件的发生，但这个假说的论证还很难着手。 “低纬度超大陆”是雪球事件发生的前提，认为地球内部的过程与雪球事件有关。 例如，与新大陆分裂和聚合相关的火山活动导致了新元古代两次雪球事件的开始和结束。 (采 书:记者张佳星企划:陈磊)