1970年，俄罗斯地质学家在芬兰附近的科拉半岛开始钻探，希望能更多地了解地球神秘的内部。经过22年的挖掘，由于地壳在钻头下变得像融化的东西一样黏糊，工作不得不停止；在华氏356度（约摄氏180度）的温度下，地下岩石的温度比预期的要高得多。科学家们宏伟努力的结果：一个直径如甜瓜般大小，向下延伸7.6英里的隧道。
科拉超深钻孔是迄今为止挖得最深的钻孔，但它只到达了地核的0.2%。地球内部的其余部分仍然像三个世纪前天文学家埃德蒙·哈雷提出地球是空心的并充满生命的那个时期一样，难以触及。他的想法今天看来很可笑，但事实是，说到地球内部，没有人确切知道任何事情。中心可能是一个巨大的水晶吗？一个天然核反应堆呢？我们真的确定教科书上那种切开地球、显示嵌套的黄色、橙色和红色层状结构的图是真实的反映吗？
这些问题如此引人入胜，以至于它们激发了一位地球物理学家绘制了一份深入地球中心的旅行蓝图。目前还没有人真正去做；这需要打开地表，然后倒入数千吨液态金属。但是，这以及其他一些异想天开的想法可能会激发必要的雄心勃勃的项目，以瞥见地核——一个在我们脚下3,950英里远的地方，但从很多方面来说，比138亿光年外的可见宇宙边缘还要难以接近。
地球物理学家通过研究在地球内部传播的地震波来探索地球的结构。每年都有上千次地震在数百个地震台站被记录到，有时甚至会传播到全球。地震波根据它们穿过的物质以不同的速度传播，这提供了关于内部地形的线索：例如，速度更快的波通常表示密度更大的岩石。（这有点像试图通过检查子弹造成的损害来识别凶杀案受害者。）地震学数据与从万有引力定律推导出的地球内部密度信息以及在极端压力实验中获得的成果相结合，这些实验是将物质挤压在钻石之间，达到每平方英寸数百万磅的压力。
从所有这些间接证据中，科学家们已经能够勾勒出关于地球下方世界的复杂、尽管常常仍然是推测性的想法。到目前为止，画面是这样的。
地壳 地球薄薄的外壳，厚度从三英里（在某些海洋地区）到40英里（在大陆下方）不等。地壳包含了脆性且不断移动的大陆板块；当板块相互挤压时，它会形成多山的地貌，当板块分开时，它会形成深邃的海盆。
地幔 这个深层的温暖岩石层占我们星球质量的三分之二。固体但有弹性的岩石缓慢地搅动，将地核的热量向上输送到地壳。它有足够的循环，岩石不断地循环流动；地壳的碎片可能已经到达了地幔底部，也就是地表下方约1,700英里处。地幔的底部——它与液态外核之间的边界——可能是一个崎岖的地形。把它想象成地球表面的倒置。边界上的山脉可能接近喜马拉雅山的高度，持续的活动可能导致“雪崩”，即岩石流沿着这些倒置山峰的斜坡倾泻而下。
外核 由熔融的铁、镍以及其他尚未确定的成分组成，翻腾的液态外核可能具有水的粘度，以每星期一到几英里的速度流动，具有一个巨大、缓慢移动的洗衣机的湍流。
内核 在这个球形液体体的中心是内核，一个由铁合金组成的球体，其大小是月球的三分之一。这个金属球的温度高达11000华氏度（约6000摄氏度），与太阳表面相当，但由于地球其余部分巨大的压力作用，它仍然是固态的。
生命之所以能在地球上繁衍，部分原因在于它受到外核生成的强大磁场的保护。那里液态金属的涡流运动创造了所谓的地球发电机——一个地质发电机——的条件。这个发电机是如何启动的以及它是如何工作的仍然是个谜，但似乎液态金属在磁场中（必须在很久以前就已存在）的循环会产生一个电和磁的反馈回路，并释放出数百英里宽的强大电流。这个电流充满了地核，是巨大磁场的来源；它的两极，大致位于地球轴的两端，标志着地磁北极和南极。危险的宇宙射线被磁场偏转回太空，我们的大气层也因此得以保持稳固。
虽然大多数地球物理学家确信他们理解内部地球的结构，分辨率达到几百英里，但我们从地震数据中得出的假设可能像过去使用地面望远镜观测其他行星一样不准确。“如果我们只有远程信息——我们从间接方法获得的信息——那么我们只会得到一部分画面，”加州理工学院行星科学教授大卫·史蒂文森说。
这就是推测性的、常常是离奇的理论发挥作用的地方。就在1995年，华盛顿卡内基科学研究所的地球物理学家提出，内核实际上是一个巨大的晶体。这个奇怪但有根据的猜测是对一个有力证据的回应：穿过内核沿磁极轴线的地震波，比穿过赤道两侧的波完成旅行要快大约四秒。铁晶体可以解释内核中这种明显的“晶粒”现象，而地球中心的极端温度和压力恰好是晶体生长的理想条件。
然而，随着科学家们对铁的性质了解得越多，这种光滑的晶体假设就被一种相反的观点所挑战：铁核是一个凹凸不平、分层的团块。“内核可能与地球表面相当，但变化幅度较小，”华盛顿大学的地球物理学家约翰·维达尔说。“而且有一些证据表明其内部的性质存在差异。”尽管内核大部分或完全是固态的，但它可能随着时间的推移缓慢流动，就像冰川一样。其成分的差异可能意味着某些部分比其他部分更容易熔化，导致凹凸不平，并在数百万年的流动后形成分层。维达尔说，一些研究人员估计，内核中的层厚达数十英里。
在这些层的底部可能还隐藏着另一个惊喜。在仔细研究了数十万次地震的记录后，哈佛大学的地球物理学家推测，可能存在一个“内内核”，一个位于最中心的360英里宽的内核，它有自己的晶粒，与内核的其他部分略有倾斜。这可能是我们星球最古老的部分，是地球46亿年前形成时的遗迹——或者，没那么令人兴奋，它可能只是以一种奇怪的方式堆积在一起的铁晶体。内内核的证据正在不断增加。
也许关于我们星球内部运作的最奇怪的理论来自一位独立地球物理学家 J. Marvin Herndon，他设想，地球中心可能不是一个稳定的铁球，而是一个运转着的天然核反应堆。他认为铀可能已经沉淀到地核中——足以维持核裂变——而产生的反应堆是地磁场的能量来源。“地球拥有一个镍铁金属内核的整个想法已经有60年了，”Herndon说。“它仍然被推广，因为人们害怕甚至考虑它可能是不正确的。大多数人都害怕违背共识思维。”
尽管Herndon的观点在该领域被认为是边缘理论，但即使是他最严厉的批评者也承认，它不能完全被排除——我们根本了解得不够。“很容易提出不违反我们观察到的荒谬理论，”史蒂文森说，他一直公开反对Herndon的反应堆概念。“Herndon提出的任何东西都不是必需的。”当然，他也承认，“但这并不意味着我知道他肯定错了。”
检验Herndon的荒谬想法以及许多其他假设，需要为深层地球探索设计新的、更好的工具。例如，如果地核中确实存在显著的放射性，我们应该期望亚原子粒子（放射性衰变的副产品）中微子被发射出来并到达地表。尽管中微子探测器已经存在，但它们的精度有限。目前很难确定任何给定的中微子是来自太空还是逃离了地球的核心。专门用于探测所谓“地球中微子”的探测器可能在10到20年内投入使用。
研究地球磁场的起源更加困难。例如，科学家们不明白为什么磁场强度如此之大，或者为什么磁场每隔几十万年就会反转极性——北极变成南极，反之亦然——期间短暂消失。一些令人印象深刻的计算机模型已经复制了这种效应，但这些匹配，尽管令人印象深刻，但远未能解释这些现象。
世界各地的几家实验室试图通过在桶大小的铜球中翻滚熔融金属来创建核心的大型物理模型。希望是在模仿地球内部的小规模条件下，在实验室规模上产生一个地球发电机。巴黎高等师范学院的一个实验室通过这种方式创建了一个地球发电机，那里的科学家能够观察到极性翻转，尽管批评者说这个实验未能足够准确地复制核心条件，从而被吹捧为真正的成功。“很明显，核心的环境比太阳表面更具敌意，”马里兰大学的地球物理学家Dan Lathrop说，他指出了准确重现核心的困难。Lathrop正在建造一个10英尺球体版本的这种实验，一些人认为这将是第一个令人信服地模仿地球地球发电机的模型。
地球的内部条件是如此极端，以至于模仿它们——无论是用熔融的球体还是用挤压在微小钻石之间的岩石样本——在许多年内可能都无法实现。一些可能具有决定性的实验可能永远不切实际到无法执行。“我们实际上无法创造一个能够真正显示发电机的旋转对流状态，因为对流总是太弱了，”Lathrop说。“我们必须建造一个直径100英尺的实验。那将是一个巨大的实验。”Lathrop和他的同事不仅需要巨大的设备，而且要真正模拟地核，他们还需要重现引力的向下拉力，这是地球内部物理学的一个重要因素。
“除非在中心放一个黑洞，否则在实验中无法复制，”Lathrop说。“所以我们需要一个实验室黑洞。我让我的学生尝试找出如何做到这一点，但到目前为止他们还没有想出任何办法。”
即使是一个拥有黑洞作为中心的巨大人工核心——虽然听起来很酷——也仍然只是一个模拟。更好的方法是直接证据，那种只有当我们真正前往地球中心才能获得的证据。考虑到这一点，史蒂文森起草了一份发表在《自然》杂志上的提案。他的想法是通过一次有控制的爆炸打开地壳的裂缝，然后注入10万吨液态铁，以及几台冰箱大小的探测器。根据他的计算，重力应该会在大约一周内将沉重的铁和探测器一起拉到地核。（后面的路径会自动封闭。）探测器可以通过地震波与地表通信，发送关于地幔和地核成分和特性的读数。尽管史蒂文森的提议主要是作为一种挑衅，但该领域的许多人都认为它是可行的。
那么为什么不试试呢？“太他妈贵了，”史蒂文森说。他曾与NASA合作设计过探索太阳系其他行星地球物理学的太空任务，所以他很了解这些事情需要花费多少钱。制造一个能够承受地核高温高压并传回信息的探测器将是一项重大的工程，更不用说承担如此高调的项目所伴随的昂贵官僚主义。“几乎可以肯定，启动这项工程所需的努力将与曼哈顿计划或太空任务相当。可能需要数十亿美元。”
但这并不是说不应该这样做。我们奇妙的想法通常无法与科学家们拉开帷幕、揭示真相时所发现的真相相提并论。“行星探索的一个持久信息是，当我们真正去某个地方时，我们会感到惊讶，”史蒂文森说。
