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「爸,媽,我想要念地球科學系。」但地科系到底在做什麼?

陳柏成 (Po Cheng Chen)
・2016/07/19 ・3535字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

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升大學這件事,常常是高中生必經的迷惘。圖片來自:pixabay

作者/P.C

今天,我想要和大家分享自己求學生涯的一點小心得,也希望透過這篇文章,讓更多對於升大學選填志願仍舊迷惘的高中生們有一些些幫助。

身為一個過來人,我知道當高中生在面對升大學這件事時,苦惱的人還真是不少;成績好的人,似乎能選填的科系無非就是那幾個,又或是對於某些科系很感興趣,卻又不知骨子裡是賣什麼葫蘆,更別說還要考慮在長輩壓力下,慎重思考未來的工作出路了。

那麼地球科學系呢?這到底是一個什麼樣的科系?

那年還是高中生的我,僅憑著高中堂數不多的地科課,以及一廂情願想拯救地球的使命感,便毅然決然在學測放榜後以推甄的方式,來到了國立成功大學地球科學系(看到科系名稱有「地球」兩個字,便一股腦地覺得和拯救地球一定相關)。「拯救地球」這想法,還真不是開玩笑!當年因為氣候變遷的議題愈來愈受各方重視,小小年紀的我滿腔熱血,覺得應該要為這個環境付出什麼,於是就這樣一腳踏入了地球科學系。

然而,不諱言的說,地球科學是一個冷門科系。還記得高中那年選填志願時,生物老師曾說,別忘了想想以後出路,想法變了你就會後悔了。而在高中升大學的那年暑假,去補習班應徵打工,也曾被裏面老師調侃地科系到底能有什麼用。碰到類似這些事情,心情固然沮喪,但我運氣也很好,至少爸媽是支持我的,只因為我說喜歡自然,想多關心地球環境。而在往後含研究所的六年地球科學求學生涯,終於有了一些心得,可以回饋給對地球科學有興趣,卻又因種種緣由仍舊迷惘的高中生們。

首先,地球科學這門學問一點都不小,相反的,它非常的大。舉凡大氣、地質、海洋、太空甚至各自之間的影響等等都是一門學問。地震發生了,和地球科學有關;聖嬰現象來了,和地球科學有關;磅礡的山巒層疊與美麗的礦物們和地球科學有關;甚至那些我們人類乃至整個生命演化的歷史,無一處不和地球科學息息相關,如影隨形。

念地球科學相關的人,首先觀察力會慢慢變得特別的敏銳。

記得我們大學時期,有別於其他科系,我們的特色之一便是常常到處遊山玩水!(真的是有山有水不誇張)而真實原因是在於,地球科學很重視觀察這件事情。那些書本上教的學問,遠不如你一次到野外好好認識來得痛快。野外課通常會去哪些地方呢?其實只要是大自然的環境,都有可能!例如我們會去某些根本渺無人跡的地方攀岩,或是某座水庫上做水質調查,也有可能正在溯溪,甚至跑到離島或是國外(如美國大峽谷)。只要你走的是地球科學相關的科系,這類的神奇經驗只會多不會少(出海、雷達觀測等等也有),有時自己回過神來,猛然發現自己身處在一個陌生的蠻荒之地上,都有種我是叢林冒險王藤岡弘的錯覺。

通常這帶來的附加價值是,別人系上是快畢業才來一次畢業旅行,我們則是三不五時就像畢業旅行,一次野外一天兩天一個禮拜甚至更久都有,那些在大自然環境裡與同學們產生的革命情感,是一輩子都忘不了的珍貴回憶。而透過這些直接面對大自然的過程,我們也漸漸從一些微小的事物,開始懂得如何推論背後的脈絡與始末。

後來我才了解,這其實是一門非常重要的訓練過程;誠如正身為高中生的你,可能也有些感觸,現在的台灣教育太習於將滿滿的知識一次塞給學生,而其實知識,尤其是自然領域的知識,往往多數都是建立在最基礎的「觀察」而來。有了觀察,心中有了想法,於是有了假設,開始想要去驗證。如此反覆,才慢慢構成了現今的知識體系。每一步走來,都是多麼的不容易。

面對未來,我們都會徬徨,因為沒有人能夠預知下一步會發生什麼事情。如果你覺得你會喜歡地球科學,那麼卻仍猶豫不決是否就讀相關科系的原因會在哪呢?我想根據過去的經驗,大致可以先初分以下幾種可能:

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當年出野外一景,大家沿著河床觀賞大自然的奧妙。圖片來自:原作者

1. 未來的出路好嗎?有錢途嗎?

這真是一個值得引戰且重量級的問題。依我目前初略的認知,首先要取決於你的眼界有多高,企圖心有多強,心中的理想有多遠。其實我想說的是,在現在這個全球化時代,「出路」這件事,早已不再侷限台灣小小本島,更何況地球科學這門學問;但提及至此,你必須先了解自己對於地球科學的喜歡是哪一個層次?

舉例來說,有的人喜歡地球科學,是因為他喜歡接觸大自然,那麼或許他可以朝野外工作邁進;有的人則是喜歡將地球科學分享給更多人了解,那麼當教師或是其他教育推廣者都是不錯選擇;又或是其實你想研究更深層次的背後理論,那麼遁入學術巨塔絕對是值得你考慮的一個方向。但話先說在前面,不同的工作類型都有他的困難處與進入門檻,這裡就先不細說,只是先有一個初步的輪廓。

以上是約略說明「出路」的部份,那麼錢途呢?

從這裡開始,引戰指數開始飆升。首先這要看你從什麼角度切入。如果你想要賺大錢,自然比對的對象就會是台灣一些比較熱門的行業,並依他們平均薪資作為參考。但不瞞你說,如果你的心中真的著重於「賺大錢」,那麼確實在目前情況下,念地球科學方面的科系在台灣相對能有的平均薪資比不上那些熱門行業。

可是這裡有3點值得注意的地方:

第一,如果你的眼界不只在台灣,那麼自然就另當別論。地球科學在別的國家,重視的程度與給予薪資依據國家政策與本身擁有資源,當然也就有所不同。舉例來說,澳洲就是一個相對適合依靠海洋潮汐或波浪提供能源的國家,再加上相關能源政策,需要擁有海洋方面背景的人自然會更多,薪資也因需求而相對優渥;又或是因應氣候變遷,國外早已有多個相關顧問公司,幫助企業提供解決方案,這些都是地球科學領域者可以努力的方向。

第二,既然想要「賺大錢」,那麼其實大多數的行業都可能無法滿足你的要求,如果你同時又很有想法與野心,或許在你人生規劃裡再放上一個創業;在台灣,既然地球科學相對冷門,意味著創業所面臨的競爭數量低(但不代表市場大),至於該如何塑造,就還是得依靠自己的敏略度與積累的經驗甚至資金才行。

第三則是趨勢。縱使現在地球科學相對冷門,但未來呢?隨著氣候變遷與能源議題愈來愈受重視,將會需要更多地球科學領域人才。舉例來說,面對氣候變遷,目前主要手段一個在於減緩(mitigation),一個在於調適(adaptation)。這兩者的不同在於,前者直接透過某些原既有措施的降低或停止而達到效果(例如要求排碳大戶將排碳量降低等等),而後者則是著重於面對未來氣候演變,我們該如何規劃與因應。後者就非常需要地球科學領域的人才,因為唯有我們投入研究背後機制,才能有更多相對應的對策。

所以你問未來的出路好嗎?有錢途嗎?依目前即將升大學的你來說,極有機會趕上這波趨勢,但這也取決於你的眼界與理想有多遠,危機就是轉機,能不能掌握轉機就還是得靠你自己了。

2. 進去後都在學一些什麼?會不會其實我根本沒興趣?

解決的方法就是多問學長姐,或是很多網路資源可以搜尋。這裡提供一個最簡單也最容易深入了解的方法,那就是參加「系展」。以成功大學地球科學系來說,每年都會固定舉辦一次系展,內容自然著重於地球科學的不同領域介紹。而透過參與系展,你除了能更認識地球科學本身外,對於該校該科系的風氣與學習方向,也可以問現場的很多大哥哥大姊姊解說員們(甚至教授有時會在現場),他們一定都會很樂意為你解惑的。

3. 出野外會不會很危險?一定要出野外嗎?

對於地球科學相關領域來說,野外其實是一門必修課,也就是在大學 4 年期間,你一定有機會參與野外的!至於會不會很危險,在大多數的情況下,老師和助教絕對比你還擔心這個問題,所以至少在大學時期不用想太多。不過如果之後想再深入就讀研究所的話,依據所選領域的不同,野外有時確實也會有其危險的地方。研究所訓練的是如何解決問題,而如果到博士階段更是要懂得尋找問題。於是野外地點可能往往變成是一些渺無人跡但卻又只有你需要去的地方(因為其他人研究方向與你不同),危險性自然也就更高了。但是透過這樣的訓練,你將會懂得如何在野外有更安全的生存方式,而多找伙伴一同參與也是一個好的選擇(同時也比較不無聊);其實只要你是一個具有冒險熱忱的人來說,這樣的生活反而還是一種享受呢!

所以啦~如果你已經對地球科學產生了興趣,卻仍有些迷惘,希望透過這篇文章可以讓你有更進一步的了解;當然囉,如果你仍有相關的問題想詢問,也非常歡迎你來信至 geostorycontactus@gmail.com,又或者到我們網站投稿自己對地球科學的一些想法,便有機會在平台上與大家一同分享了!

本文轉載自 GEOSTORY聽聽地球怎麼說

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陳柏成 (Po Cheng Chen)
12 篇文章 ・ 5 位粉絲
熱愛自然科學,曾擔任PanSci實習編輯,現於美國夏威夷大學就讀博士班。如有任何問題,歡迎來信:consciencecpc@gmail.com

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用這劑補好新冠預防保護力!免疫功能低下病患防疫新解方—長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
帕克斯洛維德
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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30年來全球最大的火山爆發?日本都發布海嘯警報了,臺灣呢?feat. 不會冷&阿樹【科科聊聊 EP.77】
PanSci_96
・2022/01/28 ・2692字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

泛泛泛科學Podcast這裡聽:

你覺得「海嘯」和臺灣人的距離有多遠?1 月 15 日東加王國的海底火山大爆發,不僅炸毀了當地的無人島和海底電纜使得對外通訊全部中斷,火山灰、海嘯的威脅更使得環太平洋國家人心惶惶,臺灣的鄰居——日本甚至發布了大範圍的海嘯警報。

這個三十年來全球最大的火山爆發,究竟是怎麼一回事?們有辦法透過科學儀器提前偵測海嘯嗎?臺灣有沒有被海嘯侵襲的紀錄和可能性?讓我們一起和 y 編、泛科學專欄作者阿樹以及從事海嘯和地震觀測工作的不會冷,一起聊出這些問題的答案!

  • 00:36 引起全球矚目的「東加火山大爆發」

不會冷指出,東加火山在臺灣時間 1 月 15 日 12 點 15 分左右爆發後,有很多氣壓計都有顯示出異常的訊號,並引發地球科學社群的熱烈討論。傍晚時,國內的新聞媒體也開始陸陸續續出現海嘯相關的報導。 此次東加爆發的火山是由洪加湯加、洪加哈派兩座無人島組成,是一座大型的海底火山,上一次的噴發紀錄落在 2014 年附近,而這一次的大規模爆發其實有點出乎科學家的意料。阿樹補充道,以當前地球科學界而言,海底火山非常難以被偵測,不僅聲納所得出的精確度不高,就連許多監測陸地火山的方法如氣體、地表變形都難以應用,現在大都只能用地震資料來監測海底火山。

  • 10:35 東加火山爆發後,發生了什麼事情?

阿樹表示,近日有許多媒體會以「 30年來全球最大的火山爆發」來形容東加事件,在此前就是 1991 年於菲律賓爆發的皮納土波火山,它與 1815 年印尼坦博拉火山引起的「無夏之年」一樣,當時都對地球的氣候造成了嚴重的影響。而根據科學家們的判斷,這一次東加海底火山爆發事件,並不會大範圍的改變氣溫或氣候,也不會對臺灣產生什麼顯著的災害,後續的觀測也顯示海嘯傳遞到臺灣時,浪高少於 30 公分。

三人組, 人, 公寓 的 免費圖庫相片
東加海底火山爆發,被地球科學家認為是當地「千年難得一遇」的大規模爆發事件。圖/NASA
  • 15:36 日本都發布海嘯警報了,臺灣卻沒什麼感覺?

不會冷指出,一般而言,比起地震、斷層、海溝引起的海嘯,火山爆發所導致的海嘯波長都會比較短,衰減的速度較快,也不會影響到太遠的地方。此外,以臺灣的海嘯預警作業而言,針對像是東加火山這種遠地的事件,就必須仰賴太平洋海嘯警報中心所提供的訊息,才可以評估要不要發布海嘯警報。

延伸閱讀:

台灣面臨海嘯威脅時,該如何應對?專訪海嘯專家吳祚任

逼逼逼~海嘯警報,別成國家級邊緣人!——《震識》

爆發當天,除了太平洋海嘯警報中心沒有立即的動作、美國地質調查所沒有上傳地震資訊,普遍認知上也大都不認為火山會引發嚴重海嘯,因此中央氣象局並沒有發布海嘯警報。反觀日本發布海嘯警報的作法,反而是違反經驗和常理的,而後續的觀測也顯示海嘯的高度並沒有日本預測的 3 公尺那麼驚人。

  • 22:05 海嘯不是一波高浪打來,而是永無止盡的漲潮

海嘯是週期很長、波長也長的水波,波長可以高達數公里到數百公里。當地震、斷層或海溝產生錯動時,容易使地表產生大範圍的形狀變化,進一步對海水造成擾動,最後就有可能形成「海嘯」。不會冷表示,由於海嘯的波長很長,所以其實海嘯不是大家想像的被浪打到,更像是一場永無止盡又快速的漲潮。如果只是浪高很高,波長很短,那就不是海嘯,而是瘋狗「浪」。

  • 24:40 臺灣的海嘯紀錄竟然要去廟裡看?

阿樹指出,較近期的、討論較多的海嘯紀錄是 1867 年的基隆海嘯,但原因並不明,當時也沒有什麼科學儀器和資料留下來,只有一些歷史文獻記錄著當地有大水。不會冷說明,國內經確認的海嘯紀錄不多,但未經確認的海嘯文獻其實很多,像是屏東、臺東的廟誌都有許多像是「大水」逞罰不孝子、八重山地震引發 80 公尺高的海嘯紀錄,可惜的是,我們很難確認這到底是煞有其事,抑或只是古人們的誇大其實。

延伸閱讀:

面對海嘯有三寶,水門、堤防、趕快跑!──《課本沒教的天災日本史》

海嘯石辨認指南:颱風都能搬大石頭了,還需要海嘯嗎?

18 世紀臺灣西南沿海真的發生海嘯嗎?——《科學月刊》

你以為海嘯就像是一波大浪拍到岸上?不不不,這個觀念是錯誤的!圖/Flickr @Douglas Sprott
  • 29:00 「東部海很深所以不會有海嘯」是真的還是假的?

坊間傳聞,因為臺灣東部的海域很深,所以我們才不會面對來自東加的海嘯?這個說法是錯誤的!不會冷澄清,海嘯會有所謂的「淺化」現象,當水深越來越淺,波速會越來越慢,波長會越來越短,使得能量被累積、浪高也越來越高,而人類住在陸地上,只要海嘯來,就會經過淺化,不會因為東部的海深而沒有海嘯。

  • 34:18 經過東加火山事件,臺灣學到了什麼?

不會冷認為,當前中央氣象局的海嘯發布作業有極大的程度仰賴太平洋海嘯警報中心,也許未來在發布作業上可以有檢討和調整的空間,而近年氣象局也建置了海嘯浮標、海底電纜等等非常先進的儀器,這一次東加火山事件也可以成為這些儀器使用上的寶貴觀測經驗。

延伸閱讀:

臺灣會發生海嘯嗎?東部海域的地震「烽火台」海纜觀測系統

那些海嘯教我們的事

阿樹則感慨的說,相比起地震,臺灣人對於海嘯還是太陌生,從基礎研究、發布作業、預警配套到海嘯的科普教育,都非常的不足。從歷史的經驗來看,人們總是要經過一次嚴重的天災,才會懂得重視、懂得害怕,例如經過九二一大地震後,臺灣的防災教育、相關法規和研究才有了大幅度的進步,難道海嘯也要透過血淚才能得到教訓嗎?想必這是大家都不樂見的未來。

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推開地獄之門?冰島開挖全球首座「火山岩漿井」,開啟地球科學新篇章!
安比西林_96
・2021/10/20 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

水井、石油井和天然氣井大家都知道,但你有聽過「岩漿井」嗎?最近,冰島著手開挖全球第一座「火山岩漿井」。這似乎是一個瘋狂的主意,滾燙的岩漿可高達攝氏上千度,還可能伴隨著可怕的火山災害。不過這個前所未有的大膽計劃,不僅具備新興可再生能源的巨大潛能,更有望開啓地球科學的新篇章!

冰與火之地——冰島,100% 依靠可再生能源的國家

落在北極圈邊緣的冰島(Iceland),擁有壯闊冰川與絢麗極光,同時也是地球上火山活動最頻繁的地區之一,可謂名副其實的「冰與火的國度」。這座大約 1500 萬年前才因火山活動形成的年輕島嶼,因位在大西洋中洋脊[註1]之上,受到歐亞大陸板塊與北美洲板塊往各自方向的拉扯,而有著 32 個活躍的火山系統,且平均每 4 年就會發生噴發。

圖/wikimedia

除了令人屏息的天然極地美景,冰島更是全球綠能國家中的模範生。得天獨厚的地理條件,讓冰島超過 99% 的電力都是依靠可再生能源,其中 73% 的電力源自水力發電,另 26.8% 則來自地熱能。在可再生能源,尤其是地熱能的開發應用技術上領先世界的冰島,在地發電厰不單是觀光旅游的賣點之一,更吸引了不少國外的投資入駐,以降低企業的碳足跡。

延伸閲讀:利用地球的熱情發電吧:深層地熱發電

通往「地獄」之門,也是推開科學新研究的大門

地熱能開發技術純熟的冰島,在 2009 年的一次鑽探中,卻遇到了意想不到的變故:原本想開挖深達 4500 公尺下的熱水,沒想到卻在 2100 公尺處挖到了一個岩漿庫[註2]!這此的開挖位於冰島北部的 Krafla 火山口附近,一個較小火山口 Víti (冰島語中正是「地獄」之意)邊上。

大量的蒸汽與玻璃從鑽孔中噴湧而出,在鑽探套管報廢之前,還觀測到破紀錄的 900°C 高溫。原先的計劃被迫喊停,但科學家卻從中看到進行地科研究的大好機會。

2009 年時,原先要鑽探地熱井的冰島團隊,卻意外挖到了一口岩漿井。圖/science.org

這起事故,促成了克拉夫拉岩漿試驗臺( Krafla Magma Testbed,簡稱 KMT)研究計劃的誕生。時隔多年籌備,這個備受矚目與期待的計劃,在國際大陸科學鑽探計劃(International Continental Scientific Drilling Program)與多個科研機構的支持資助下,終於於今年展開。這一次,科學家們帶著更堅實的鑽探工具,與明確的鑽研目標,要來敲開通往「地獄」的大門。

「我們曾去過火星,也到過金星,但我們從未觀測過地表下的岩漿。」意大利國家地理物理與火山學的研究主任 Paolo Papale 如是説道。

過去火山學家一直缺乏直接觀測地底岩漿的機會,只能仰賴地震儀、GPS 感測系統和雷達衛星,來推測岩漿的運動。儘管他們可以調查噴發到地表的熔岩,但這些已固化的樣本,早已失去大部分原本所含有的氣體。這些氣體是驅動火山噴發,影響岩漿原始溫度、壓力與成分的關鍵。

自 2009 年與這口岩漿井打交道以來,科學家確認它的脾氣相當溫和,並無噴發的太大風險,加上位處偏僻無人居住之地,因此非常適合進行研究。未來若從 KMT 取得新鮮熱辣的岩漿樣本,將可用來驗證過去科學家對於岩漿的認知是否屬實。

地底下的岩漿,揭開大陸形成的秘密

地球大部分海床,都是由玄武質熔岩[註3]構成,冰島也不例外 。然而組成大陸地殼的花崗岩,卻是由另一種更粘稠、富有二氧化矽的流紋質岩漿而來,而 KMT 岩漿井底下的就是流紋質岩漿。

為什麽構成海床與大陸地殼的熔岩種類有所差異?科學家相信,探究以玄武岩為主要構成的冰島上的流紋質岩漿樣本,將揭秘這個地質科學中很基本,卻未解決的問題。

要長期監測岩漿井的溫度、氣壓、化學成分等參數,實實在在地挑戰人類科技的極限,因為靠近岩漿處的溫度可是超過攝氏一千度。鑽探團隊正測試各種能耐高溫及膨脹的器械,而科學家也在研發各種可抵抗高溫高壓的新型偵測器。

這些研究成果不僅能用於地球科學,有朝一日更可能造福太空探索,如被運用在登陸太陽系中環境最惡劣的金星上。

水手 10 號拍攝的金星,由可見光與紫外光影像疊合而成,可見其表面被一層厚厚的硫酸雲遮蓋。圖/維基百科

一口岩漿井,將成為世界重要的火山學中心

KMT 引領科技的創新,也為冰島的地熱能產業帶來突破的機會。越靠近熾熱的岩漿,利用地熱能發電的效率便會增倍,這麽一來便可減少為了滿足能源需求而開挖的地熱井數量,降低對周圍環境造成的衝擊。光是在 2009 年意外挖掘的這一口岩漿井,就具備可以供應一整個小鎮電力的潛能。

開挖岩漿井時,需要注入大量的水來冷卻與潤滑鑽頭,這個對火山系統進行擾動的過程,也提供科學家一個瞭解火山運動的絕佳觀測機會。進行鑽探後,地震波速度發生的改變,也可透露岩漿流動的範圍。透過探究這些細微的火山運動變化,科學家能更好預測火山的噴發,讓我們能建立更整全的火山預警系統。

「十年後,這裏將可能成為火山學的中心。」冰島地熱研究中心科學主管 Ottó Elíasson 這麽認為。觀察地底下流動的岩漿,就像在瞭解地球的脈動,可以告訴人類更多關於這顆星球的故事,更能帶領我們走向更多科學新的可能性。

註釋

  1. 大西洋中洋脊(Mid – Atlantic Ridge,又稱中大西洋帶),是橫跨大西洋及北冰洋、大部分地區位於海底的山脈。
  2. 岩漿庫(Magma chamber,又稱岩漿房),是地球表面下一至十公里處由熔岩和火山灰氣體形成聚集之處。由於其內的岩漿密度比周圍的母岩來得低,因此會產生使岩漿往上移動的浮力。如果出現可讓岩漿通往地表的管道,便會造成火山噴發。
  3. 玄武岩(basalt),由基性岩漿噴發凝結而成,主要成分是矽鋁酸鈉或矽鋁酸鈣,是一種細粒緻密的黑色火成岩。玄武岩質熔漿被認為源自地球的上部地函。

延伸閱讀

參考資料

  1. Forget oil or water. In Iceland, well diggers seek to tap a volcano’s magma
  2. VisitIceland – Geography of Iceland
  3. VisitIceland – Renewable energy
  4. Magma chamber
  5. Krafla Magma Testbed
  6. Rhyolite
  7. Basalt
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安比西林_96
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本職為生態環境領域的可撥煙酒生。 不定時掉落科普文章。 大家一起嗑科科(❍ᴥ❍ʋ)