在地球上最安静的南极埋上听诊器，专听地球最深处的声音

本文来自微信公众号： 生态学时空 ，作者：复旦赵斌，原文标题：《【本周Science】在地球上最安静的南极埋上听诊器，专听地球最深处的声音 | 一起读顶刊-2026》

在南极极点的冰盖之下，藏着一个人类打造的寂静实验室：两台地震传感器被深埋在2.5公里深的冰层中，这里是地球上最安静的地方——没有海浪、风声，没有人类活动的干扰，甚至能抵消地球自转的影响。

它们就像贴在地球胸膛上的听诊器，能捕捉到全球5级以上的地震信号，听清南极冰盖的碎裂声，甚至探测到地幔、地核的结构秘密。这项刚完成安装的超级工程，正在给人类打开一扇倾听地球本质的新窗口。

今天我们就来聊聊，为什么非要把传感器埋在地球最安静的地方？冰下2.5公里的极致寂静，到底对探索地球有多重要？

一、为什么南极极点是地球最安静的地方？

要听清地球的悄悄话，首先得躲开所有干扰。而南极极点，刚好满足所有静音条件，成为全球独一份的天然静音室：

1.天然无噪环境：远离一切人为和自然干扰

我们的地球其实很吵：海浪拍打海岸、狂风呼啸、车辆通行、动物迁徙，这些都会产生震动，对地震传感器来说都是杂音。但南极极点不一样：

• 它远离任何海洋，没有海浪干扰；

  
  

• 这里是无人区，没有人类基础设施（比如道路、建筑），也没有车辆、工业活动；

  
  

• 极端寒冷的环境让生物活动极少，不会有动物迁徙带来的震动。

  
  

2.抵消地球自转的“干扰buff”

更关键的是，南极极点能解决一个其他地方都无法避免的问题——地球自转的影响。地球自转时，会扭曲地震波的传播路径，还会产生一种地球自身的背景嗡鸣，让传感器难以捕捉到纯净的地震信号。

而作为地球的极点之一，南极极点处于地球自转轴的端点，自转带来的干扰几乎为零。就像在旋转的圆盘中心，你感受不到圆盘边缘的离心力一样，这里的地震传感器能完全“屏蔽”自转带来的杂音。

早在2002年，科学家就曾在南极冰下300米处装过一台传感器，但如今它已经老化。这次的新传感器，直接挖到了2.5公里深的冰下，静音效果更上一层楼。

二、为什么安静是探测地球的关键？

很多人会好奇：地震是剧烈的震动，难道还需要安静环境才能探测到？答案是：我们要听的，不只是地震的巨响，更是地球深处的细微私语——而这些信号，恰恰最容易被噪音掩盖。

1.地球的深层信号太微弱，必须屏蔽杂音

地震传感器的核心目标，不只是捕捉表面的地震波，更要通过分析地震波在地球内部的传播变化，探究地幔、地核的结构。但这些来自地球深处的信号，经过数千公里的传播后，强度已经非常微弱，就像在嘈杂的菜市场里听一个人的悄悄话，稍有干扰就会完全听不清。

如果传感器周围有海浪、风声、人类活动的震动，这些“杂音”的强度会远超深层信号，导致数据失真。而南极极点的极致安静，能让传感器“过滤”掉所有无关震动，只接收来自地球内部的纯净信号——这是其他任何地方都无法实现的优势。

2.仪器灵敏度越高，越需要无噪环境

这次的传感器是全球顶尖水平：本底噪声（仪器自身的微弱震动）比地球本身的背景嗡鸣还要轻。但再灵敏的仪器，也扛不住环境噪音的干扰。

打个比方：这就像用高保真耳机听音乐，如果周围环境嘈杂，再清晰的音质也会被杂音破坏；只有在安静的房间里，才能听清音乐的细节。传感器也是如此——只有在极致安静的环境中，它的高灵敏度才能真正发挥作用，捕捉到5级以上的全球地震，甚至冰盖内部细微的冰震（冰块滑动、断裂的震动）。

3.地球自转的干扰，只有极点能解决

地球自转带来的背景嗡鸣，是所有地表传感器的天敌——它会扭曲地震波的长周期信号，让科学家无法准确分析地震波的传播路径。而南极极点作为地球自转轴的端点，能天然抵消这种干扰，让地震波的传播数据更精准。

简单说，安静不只是减少干扰，更是还原地球真实信号的前提。没有南极极点的极致寂静，这两台“地球听诊器”再先进，也只能被各种杂音淹没，无法完成探测地球内部的核心任务。

三、冰下2.5公里的地球听诊器有多牛？

这两台传感器不是普通设备，而是为南极极端环境和极致静音需求量身定制的超级仪器，每个细节都藏着黑科技：

1.安装方式：用热水“钻”2.5公里深孔

在坚硬的冰层中挖洞，不能用普通钻头——会破坏冰层结构，还可能产生额外震动。科学家的办法是：用高压热水射流，在冰盖中冲出两个2.5公里深的孔洞，然后把传感器放进去。

等孔洞里的水自然冻结，就会把传感器牢牢固定在冰层中，形成一个天然的隔音罩，彻底隔绝冰面以上的所有干扰，让传感器完全沉浸在地球本身的震动环境中。

传感器的核心要求是灵敏，而这两台仪器的灵敏度刷新了纪录：

• 它们的本底噪声是全球最低的，甚至比地球本身的背景嗡鸣还要轻；

  
  

• 能精准捕捉到全球5级以上的地震，哪怕是发生在日本冲绳的6.1级地震（上周已经成功探测到），也能清晰接收信号。

  
  

3.抗极端环境：能扛高压、耐严寒

冰下2.5公里的环境极其恶劣：压力相当于250个大气压（约等于250米深海水的压力），温度低至-55℃。为此，工程师专门设计了特殊的封装容器，既能承受高压不损坏，又能保温保护内部精密元件，确保在极端环境下仍能保持低噪声和高灵敏度。

4.数据传输：借道冰立方天文台

地表的地震传感器通常用GPS定位来记录地震波到达时间，但GPS信号穿不透厚厚的冰层。怎么办？

科学家想到了一个聪明办法：让传感器搭顺风车——南极极点有一个著名的冰立方中微子天文台（用来探测宇宙粒子的大型设备），这两台地震传感器被整合到了冰立方的电子系统中。

它们的地震数据会伪装成冰立方的探测数据，先由天文台处理，再解密给地震学家。这种借道传输，完美解决了深冰下的数据通信难题，同时避免了额外设备带来的震动干扰。

四、它能帮我们读懂地球的3个大秘密

在极致安静的加持下，这两台埋在冰下的传感器，能解锁地球的多个核心谜题：

1.探测地球内部结构：给地幔、地核画剖面图

地震波就像地球内部的“X光”——不同的物质（比如地幔的岩石、地核的铁镍合金）会让地震波的传播速度和路径发生变化。

之前，南极洲的永久地震台站极少，导致地球南半球的地震波数据存在空白区，科学家无法完整还原地球内部结构。而这两台传感器加入全球地震台网（由150个台站组成）后，能填补这个空白：通过分析它捕捉到的纯净地震波信号，科学家可以更精准地推断地幔的厚度、成分，甚至地核的边界特征，给地球内部画一张更清晰的剖面图。

2.监测南极冰盖：预测海平面上升速度

南极冰盖是地球最大的淡水水库，它的移动和消融速度，直接影响全球海平面。而这两台传感器，刚好能“听”到冰盖的动态：

冰盖内部的冰块滑动、断裂时，会产生一种特殊的震动（科学家叫“冰震”），就像冰块碎裂时的咔嚓声。在安静环境中，传感器能清晰捕捉到这些微弱信号，进而分析冰盖滑向海洋的速度、冰架的稳定性。

这能帮助我们更准确地预测：未来南极冰盖会以多快的速度消融，给海平面带来多大的上升压力——对沿海城市的防洪规划、气候适应政策来说，都是关键数据。

3.识别核试验和陨石撞击：充当地球哨兵

除了地震和冰震，这台高灵敏度传感器还能捕捉到两种特殊信号：

• 核试验：核爆炸会产生独特的地震波特征，在无干扰环境中，传感器能精准识别出这种信号，帮助监测全球核试验活动；

  
  

• 陨石撞击：来自太空的陨石撞击地球时，会产生强烈的震动，哪怕是小陨石，也逃不过它的“耳朵”。

  
  

五、差一点就功亏一篑

这个项目看着酷炫，但安装过程充满风险，一步出错就可能让数百万美元的设备报废：传感器被放进冰孔后，要等孔洞里的水冻结才能固定。但水冻结时会膨胀，可能会把传感器推得倾斜。而这种高精度仪器，只要倾斜超过3°，就会完全无法工作——相当于听诊器放歪了，再也听不清心跳。

更惊险的是，一旦水完全冻结，传感器就会被永久固定在冰里，再也无法取出修复。就像美国地质调查局的科学家安东尼说的：这就像发射火箭，一旦发射，就不能召回修复任何问题。

好在目前两台传感器的状态都很好：倾斜角度在1.5°以内，已经能正常探测和传输数据，预计一个月后会被完全冻结固定。安装团队已经撤离，再过几个月南极进入极夜冬季，这里会迎来真正的绝对安静，传感器也能发挥最大作用。

六、原来听地球，关键是先静音

探索地球的深层奥秘，似乎“减法”比“加法”更重要。我们总想着用更先进的仪器、更复杂的算法去捕捉地球信号，却忽略了最基础的前提——只有先屏蔽所有干扰，才能让仪器真正“听懂”地球。南极极点的极致安静，不是一个可有可无的环境选择，而是这项研究能成功的核心保障。

更重要的是，它让我们看到：科学探索的智慧，往往在于顺应自然——利用南极的天然静音优势，抵消地球自转的干扰，用最简洁的方式实现最复杂的目标。这种以静制动的思路，正是人类探索宇宙和地球的重要逻辑。

情感价值+1：人类为什么要执着于听地球的声音？

从地表的地震台站，到海底的传感器，再到如今冰下2.5公里的听诊器，人类一直在努力捕捉地球的每一个细微震动。

因为地球的震动里，藏着它的健康状况：地震的成因、冰盖的变化、地核的运动，这些都和人类的生存息息相关——了解地震波的传播规律，能提高地震预警的准确性；掌握冰盖消融速度，能提前应对海平面上升；读懂地球内部结构，能更深入理解地球的演化史。

而这一切的前提，都是听清地球的真实声音。这两台埋在南极冰下的传感器，就像人类伸向地球深处的耳朵，在极致安静的冰下，默默记录地球的每一个心跳，帮我们一点点揭开地球的神秘面纱。

解读文献：

• https://doi.org/10.1126/science.aef8894