科拉半岛扎波利亚尔内,1970年竖起一座井塔,钻了十九年。1989年,SG-3钻孔停在地面以下12262米。地球平均半径6371公里,这个深度占半径的0.2%,蛋壳都没钻透。井底温度约230摄氏度,深度超过3000米以后,地温梯度从每百米1度升到1.8到2度。岩心从井里提上来,在6公里附近取到的样品里找到36亿年前的微体化石。井架旁边那座城是给钻工建的。这套纪录的代价写在工程记录里:1983年钻到12000米后发生钻杆断裂,只能从7000米处重新开钻;1991年苏联解体,项目停摆,15000米的目标没到。此前的1958年,美国启动莫霍计划,打算在太平洋底打穿莫霍面,到1966年花掉一亿一千五百万美元后终止,玄武岩层都没穿过去。

往下的路,靠钻机走不通,改靠地震波。1909年,莫霍洛维奇发现地下几十公里处地震波速度突然跳高,那个界面后来叫莫霍面,地壳到那儿为止:大陆地壳平均39到41公里,青藏高原底下能到70公里以上,海洋底下只有5到10公里。1914年,古登堡在约2900公里深处发现横波消失、纵波骤降——横波过不了液体,这一层是外核。1936年,丹麦人英格·莱曼从纵波数据里又分出一层,说地核中心还有一个固态的内核,1960年代智利大地震的数据把这件事坐实。
数字是这样排的:地幔从莫霍面到2900公里,占地球体积约84%;外核2900到5150公里,液态铁镍在里头对流,靠发电机效应造出磁场;内核半径约1220公里,温度约6000摄氏度,压力相当于地表大气压的三百多万倍——2013年法国一个小组把纯铁压到地核压力的一半以上,测出熔点约6230摄氏度,减去杂质的影响,估到6000摄氏度上下。

内核还有没算清的地方。纵波穿过内核的速度低于纯铁模型的预期,换成铁镍合金也对不上,伦敦大学的沃卡尔多把这比作灰姑娘找不到合脚的鞋。2018年,内华达大学拉斯维加斯分校的团队在南非和中国的钻石里找到天然的水冰——高压相 ice-VII,这是第一次在地球样品里见到自由态的水。
再深的东西,靠石头自己带上来。2008年,巴西马托格罗索州茹伊纳的河滩上,手工采矿的人挖出一颗3毫米宽的褐色钻石,脏、变形、卖不出价。阿尔伯塔大学的格雷厄姆·皮尔森团队买下几百颗这种钻石,本来是想找测年用的矿物。2009年,他的学生在其中一颗里看见一个40微米的包裹体,光谱和X射线衍射做下来是尖晶橄榄石,也就是林伍德石——这种矿物只在410到660公里的过渡带稳定,此前只在陨石和实验室里见过。
包裹体里含氢氧键,水占重量1.5%。水不是以液滴形式存在,是拆成氢和氢氧根,锁在晶体格架里。按这一颗推算,过渡带的总水量可能接近全球海洋的总量;克卜勒在同期评论里给的估算是1.4×10^21公斤。他也提醒,金伯利岩把钻石带上来的那一处可能本来就偏湿,别的地方未必这么含水。

比这更浅的地方也有活物。1989年南卡罗莱纳州一项调查在550米深处找到一个独立生态系统,记录到3000多种微生物;中国第一口大陆科学钻探井2001年在江苏东海开钻,2004年打到5158米,几千米深的岩心里同样有微生物。这些微生物代谢慢,从地下水里取氧,或者干脆无氧呼吸。
把几个”最深”并排放:人类挖得最深的洞12262米;载人深潜器在马里亚纳海沟下到过一万米出头;2008年卡塔尔阿肖辛油井到12289米,2011年库页岛Odoptu OP-11到12345米,两口都是采油井,不取岩心。海洋最深处和钻井最深处,相差不到一公里。而地心,还在6371公里下面。