圖為海南省地震局工作人員現場演示重力儀的使用。記者 張蓋倫攝

【“十五五”開局·創新看點】

海南省北部雷瓊火山區，在一處約萬年前火山噴發形成的熔岩洞內，一支聯合科研團隊開展了為期一個月的科學實驗。

現場一度布設了多種設備：分布式光纖傳感系統、可控震源車、寬頻帶地震儀、探地雷達、激光雷達、探測機器狗、航磁無人機……多儀器協同作業，對熔岩洞的形態結構進行了系統性綜合探測。

7月初，記者隨中國地震局組織的“防震減災高質量發展進行時”主題採訪活動來到海南，走進這片獨特的熔岩洞群，看一群常年聆聽“地球心跳”的人，如今如何仰望星空。

海南省分布著大量天然火山熔岩洞，其中雷瓊火山群是我國規模最大、活動延續時間最長的第四紀火山群之一。這些熔岩洞在形態和成因上，與在月球廣泛分布的熔岩洞高度相似，是模擬地外天體地質環境和地下空間利用的“天然實驗室”。

行星熔岩洞具有重要的戰略價值。未來若要在地外天體建設長期科研基地，人類需向地下尋求庇護。行星表層之下，火山熔岩洞內部空間相對平整，且溫度、輻射環境較穩定，是潛在的可利用居住場所。然而，如何精准刻畫這些復雜地下空間的三維結構，確保未來地外基地的安全性，仍是當前探測技術面臨的重大挑戰。

今年，海南省地震局、南方科技大學、北京大學和中國地震局地球物理研究所組成聯合團隊，將海南的熔岩洞作為地下空間監測的原型試驗場，開展系列研究。

利用地震學技術探測地下結構，是地震科研人員的傳統強項。地震波碰到不同物理性質的介質，會觸發不同的響應。例如，地震波在堅硬岩層中傳播速度較快，遇到空洞或裂隙則減速，並發生反射、折射和散射。“這相當於給地下做CT掃描。”海南省地震局局長助理陳波博士解釋道。

南方科技大學博士研究生劉沛鈺告訴記者，初步數據處理顯示，激光雷達點雲數據圈定的空洞范圍與震電聯合觀測結果具有較好的一致性。借助多種手段，團隊已初步掌握了熔岩洞的走向、空腔形態、頂板蓋層厚度及淺部速度結構﹔同時，成功驗証了在高溫高濕及復雜地形條件下，分布式光纖傳感系統長時間穩定運行的工程防護方案，並為行星熔岩洞探測預研積累了基礎數據。

不過，將整套技術方案“移植”到地外天體，面臨一個現實難題：部分重型設備難以通過航天運載器送達。那麼，在月球上，能否就地找到可用的“人工震源”？

未來若實現常態化駐月，地月之間將有頻繁來往，月球表面會有定期發射任務。航天器發射、推進器著陸或再入大氣層等過程，本身就能產生強能量、廣覆蓋的震動信號，是理想的可利用震源。

“我們項目團隊在國內首次提出了‘火箭地震學’的概念。”陳波告訴記者，其基本原理並不神秘，就是將火箭發射、飛行或再入階段產生的震動與聲波視為已知震源，利用地震學方法反演地下結構、行星地質參數乃至太空碎片軌跡。

具體而言，就是通過布設在行星表面的地震儀記錄火箭激發的震動波，反演地下介質波速分布，進而識別地下空洞、斷層、水冰層或礦藏等目標。陳波介紹，以火箭為震源具有時間可控、位置已知、無需額外部署等優勢，為行星地下結構探測提供了一條經濟高效的新技術路徑。

此前，海南省地震局研究團隊已開展前置研究和實測驗証。據估算，一次中型火箭發射產生的能量，約相當於一次裡氏1.0級左右的天然地震，在幾十公裡范圍內布設的高靈敏度地震儀均可清晰記錄到震動波形。2025年，美國科研團隊幾乎與我國科研人員同期提及類似概念。“火箭地震學是國際前沿的探索方向，我們將繼續對其進行理論驗証、方法拓展和應用深化。”陳波說。

熔岩洞內，我國科研人員正在書寫一個帶有科幻色彩的現實故事。地震科技，不僅能探地，也能問天。（記者 張蓋倫）