探索地底更深處 日本探測船即將鑽探人類儀器不曾到達的地函 撰文╱霍恩亞克（Tim Hornyak） 翻譯／邱淑慧 如果你曾經想過從地底鑽個洞直接通到美國，那麼，日本有艘探測船可能 會是你最棒的選擇。工作人員剛完成這艘海洋探測船的最後整備，它將要 鑽探達到空前的深度，並且完成科學家長久以來的目標：穿過地球的岩質 地殼，達到地函。地函的質量約佔地球質量的2/3，而且其內部不可見的熱 對流，與板塊運動息息相關。日本是分散在板塊交界上的列島，至少分屬 三個不同板塊，因此地震頻繁。日本海洋與地球科技署地球深部探查中心 （CDEX）主任平朝彥說道：「日本處於地球活動頻繁的位置，實際上有 3000萬人居住在地球上最危險或最活躍的地區。」 要更了解地函，地球物理學家必須仰賴間接的方法，例如檢視震波訊號或 是量測重力場的變化。他們可以藉由地表的火山爆發或是斷層，了解地函 岩石的組成。但是這些物質經歷過強烈的高溫、冷卻或其他過程，許多人 認為這已經不能代表真正的地函。穿透地殼與熾熱地函的邊界——莫氏不 連續面，將使科學家可以直接獲得地函樣本，以了解其液體、氣體與環境 中溫度及壓力的情形（包含可能存在的微生物），如果岩漿是自然抵達地 表，這些訊息都會在過程中逐漸流失。最近，來自18個國家的研究人員曾 利用美國的鑽探船果敢號（JOIDES Resolution），在大西洋的中洋脊處， 嘗試鑽探達到地函，但是差了300公尺。 今年7月，日本長崎港的技術人員完成了地球號（Chikyu）鑽探船的最後裝 備，並且將這艘重達5萬7500噸、長210公尺的龐大白色船隻駛達CDEX。地 球號今年秋天會在北海道附近進行船員訓練，它將成為海洋鑽探整合計畫 的一員。海洋鑽探整合計畫是自2003年起便開始執行的長期計畫，成員包 含日本、美國與歐盟。 地球號的鑽探鐵塔架高達海平面以上112公尺。 地球號除了是海面上最精密的儀器外，它還架起了世界最高的鑽探鐵架塔， 高出海平面112公尺，鑽管有9.5公里長（約是台北101大樓高度的19倍）。 這一次的鑽探，希望這艘花費了5億4000萬美元的地球號，在停留於海深 2500公尺的海面上時，可以鑽入地殼達7000公尺。鑽探的目標包括了某些 因板塊運動而使地函接近地表的區域，或是地殼相對較薄的地方，例如日 本太平洋海岸外的南海海槽。 為了挑戰目前的鑽探深度紀錄（2111公尺），地球號利用的是經由石油工 業證實的技術。它的鑽探系統採用了重380噸、約六層辦公大樓大小的保 護罩（防爆裝置）來保護井口。這個裝置不但可預防船隻受到甲烷氣體與 高壓液體噴發的傷害，也使得每次加深九公尺探採的岩心樣本可安全的回 收。 地球號另一個重要的技術則是動態定位系統，這是一個利用衛星導航的自 動定位器，並且校正了風速、海浪與船底的六個360度推進器產生的力量， 使船可以一直維持在鑽孔的上方。根據CDEX科學家倉本真一表示，地球號 將會被運用於多個鑽探與岩心取樣的計畫，而其所鑽出的孔洞有些將會用 來置放固定的地殼監控儀器，以加強地震預警系統。 鑽探進入地函或其他鑽探海床的工作，都有個危險存在：鑽到了氫氧化物 氣體的儲存槽。如果羽狀的煙霧竄出並且上升，將足以使船沉沒。逃逸出 的氣體也會造成災難性的爆炸與大火。不過地球物理學家相信冒這個險是 值得的。CDEX科學家曲威茲（Daniel Curewitz）堅持，地函的直接取樣 與監測「將大為擴展我們對於自然的了解，並且開啟了嶄新的途徑來探索 我們所居住的地球，認識它的自然、歷史與未來。」 【本文出自科學人2005年11月號】 -- 曾經滄海難為水 除卻巫山不是雲 取次花叢懶回顧 半緣修道半緣君 --

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