令人難以置信的大陸漂移說–魏格納誕辰｜科學史上的今天：11/1

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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• 作者：陳竹亭

雅典娜的智慧與暴力：地圈

不時變動的地殼，就像希臘神話中兼具智慧與暴力的雅典娜（Athena），是她一體的兩面，從出生時就驚動了大地之母蓋婭，長成後卻又聰明地藉其暴力之美形塑、震撼了大地。

地球的陸地地景十分多樣，有高山峽谷，有平原沙漠；地表並不平靜，事實上是活力十足，有火山、熔岩，有地震，有風暴⋯⋯與無聲無息的寧靜月球形成強烈的對比。

地球屬於石質行星，「地圈」指的是地球外部固體的部分，包括地殼（crust）和上部地函（mantle）。地球中央是由地核（core）組成，這種不連續的分層結構，表示行星在形成過程中可能發生過化學凝析作用（chemical condensation），也就是從一種勻相經由溫度變化分成不同相的過程。重的元素以凝態往地心下沈，輕的物質向地表上升，甚至形成氣體。

地球半徑約 6,380 公里，有分層的結構及磁場分布。地震波（seismic wave） 顯示地下 2,900 公里處有不連續面。2,900 公里以上壓縮波（compression wave）和剪切波（shear wave）均可穿透，屬於固態結構。2,900 公里以下只有壓縮波能穿過， 且波速慢， 表示是液態物質。所以分層顯示 2,900 公里以上是鎂矽酸鹽地質，2,900 公里以下則是高壓熔融鐵，密度大的鐵核可能從熔融的矽酸鹽沉入地心。新的震波探測還顯示地核可能有液態、軟結構和硬結構，相關研究仍在進行中。

鐵元素在地球上的分布， 包括地核中有 1.87×10⁹ 兆噸，地函中有 4.11×10⁹ 兆噸，地殼及海洋中約為 0.01×10⁹ 兆噸。從岩漿的分析來看，鐵佔了 8%，但是佔地球 1/3 的液態鐵是集中在地核，可能是吸收了週期表中相鄰或附近的貴重金屬元素，而下沉至地核中，所以地表存量反而較為稀少。

地殼的成分

從地質化學的觀點，鐵、鎂、矽、氧組成的礦石主要有氧化鐵、橄欖石和輝石，這些礦石的含鐵量依次遞減。不含金屬的氧化矽晶體就是石英。鐵元素不僅形成地核，也改變了地函礦物的種類，同時也影響微量金屬的分布及地殼的成分。

地質學上，根據特定元素及放射性同位素存量的比例，可估計地核及地函形成的時間。目前科學家相信：如果地球是獨自形成，地球的分層，大約是發生在地球形成約 1 億年以內的最初期。

地球的上部地函，就是地球地殼至外核之間的部分，約在地殼以下到深度 400 公里處， 包含部分岩石圈（lithosphere）及軟流圈（asthenosphere）。岩石圈部分厚約 100 公里。地球內部放射性元素的衰變，應當是重要的能源之一。這種高溫可能使地函成為一個富彈性、易變形的半凝固地質，能夠產生對流。

海洋地殼（ocean crust）是玄武岩岩石層，也就是沉積岩，由密度較大的矽鎂質的岩石構成，矽酸鹽成分較少，偏鹼性。現存海洋地殼年齡都在 200 百萬年之內，相對而言十分年輕。

編按：內文誤植，玄武岩岩石層，應為火成岩，而非沉積岩。

陸地的花崗岩（continental crust）即為火成岩，是岩石圈的一部分，由岩漿冷卻形成花崗岩石。結晶性高，和海洋地殼共同成為地球的最外層，主要由含較輕之矽鋁質的岩石，富鋁、鈉和鉀。鐵和鎂反而較少，偏酸性。密度較海洋地殼小。

變動的地殼：分裂的大西洋脊與大陸飄移

大陸地殼浮在地函之上，厚度在 20 至 80 公里之間，約有 38 億年的壽命。地殼的變動是海洋隱沒帶（subduction zone）延伸入大陸地殼下方，沉積物帶入地函，變質、分解釋出二氧化碳，讓海洋生物可以再利用。

中大西洋洋脊（mid-Atlantic ridge）是一個縱切大西洋及北冰洋、大部分位於海底的活火山山脈。由北緯 87 度縱貫延伸至南緯 54 度，恰好是地質板塊邊界（plate boundary）的交會處。

地球內部放出的熱，對地表溫度幾乎沒有影響，但是地函的對流能使地表沉積物拉入地函中，再分解出二氧化碳，最後由火山噴出。熔岩與火山顯示地函的溫度應該仍然非常高，超過 1000 ℃，岩漿的運動提供了地球表面「建造」地殼的活力。自然界地表的地質傾軋與角力，可能是地球生機乍現的起點。

「海底擴張」（oceanic spreading）的活動，主要是由中洋脊的地底火山自海底的地殼中央噴射而出，形成了新地殼。地殼向東西兩側邊延伸，每年以 40-90 毫米（mm/yr）的速率擴展，至今仍然在持續進行，這也是大陸飄移理論最好的證據。

1915 年， 德國的偉格納（Alfred Lothar Wegener, 1880-1930）提出「大陸漂移說」（continental drift theory），認為大陸地塊會隨地質年代而漂移，這個假說在當時很少人真正給予重視。直到 1950-60 年代，放射性定年法的技術大為改進，才使得研究地球古岩石或沉積磁性的古地磁學異軍突起。

1959 年， 美國地質調查局（USGS） 和澳洲國立大學（ANU）的科學家競相發表大西洋脊兩側海底沈積岩對稱的註記了過去世代的「地磁反轉」（geomagnetic reversal）尺標。地球磁場在地球歷史中，南北極有非週期性的變換現象，可由大西洋海底地殼的磁性隨地質年代的變化獲得。地磁反轉的清晰磁條可以準確地推算出地質年代，再測量其到中洋脊心的距離，就可以估計當時海洋擴展的速率。

1963 年，英國的維尼（Frederick John Vine, 1939-）和馬太（Drummond Hoyle Mathews, 1931-1997）結合了地磁反轉和海洋擴張來支持大陸漂移說（continental drift theory）。加拿大的莫雷（Lawrence Whitaker Morley, 1920-2013）也同時獨立發表了相同的學說，但他提出發表的論文遭到拒絕，數年後才正式出版。

根據大陸漂移的理論，上部地函及地殼的岩圈分裂成幾塊「板塊」，這些板塊相互的傾軋運動，決定了地殼板塊邊緣的聚合或分離、造山運動或是海溝形成（trench formation）、還有轉形斷層（transformation fault）、地震或是火山活動。這些現象必然都和地函的對流運動之動力變化有關，但是理論有很多種，研究也都還在進行中。

宏觀來看，不僅地圈的一顰一動都與陸地生命體息息相關。地圈、水圈與氣圈的對流層也緊緊地和生物圈結合在一起，其構成多樣多姿的行星生命世界，是最令人屏息的宇宙景象。

台灣島的生成

台灣島正好地處於地質活躍帶上，西為歐亞板塊、東北是琉球板塊、東鄰菲律賓板塊及南方的巽他板塊的交界處。是世界上最頻繁的地震活動地區之一。台灣島的中央山脈主要是由 600 萬年前的蓬萊造山運動—菲律賓板塊向西擠壓歐亞大陸板塊而形成。至今，菲律賓板塊仍以每年 8.2 公分的超高速度持續向西北移動。

相對於 46 億年的地球，600 萬年的台灣是非常年輕的島嶼，那時古猿人才剛在非洲大陸出現呢。我們身在這個蓊鬱之島上，不能不知道和她有關的地質、地理與自然生態，當然還有人文、歷史及社會的形成過程。

——本文摘自《丈量人類世：從宇宙大霹靂到人類文明的科學世界觀》，2022 年 9 月，商周出版，未經同意請勿轉載。

• 周碩君｜國立中央大學地球科學學系四年級

居住在這顆藍色的星球這麼久，身為人類的我們自然而然、習以為常地生活在陸地上。

然而，為什麼世界分成七大洲？七大洲從哪裡來？我們為何需要遠渡重洋才能到達彼方呢？

這些問題的答案，直到近百年科技發達，使得地球科學有了很大的進展，科學家才逐漸了解在岩石與海水之下那個隱藏著支撐我們家園的秘密——板塊。

國、高中時，我們都學過「板塊構造學說」，主張地球最外層由十幾個大小不一的板塊拼湊而成，而身為臺灣人的我們，也都知道臺灣位處在歐亞板塊與菲律賓海板塊之間，島上的陡峭山脈來自於板塊的碰撞。

雖然如今板塊構造學說人人都能琅琅上口，但自 20 世紀初期以來，它可是歷經了千辛萬苦才得以引起近代科學家的注意，耗費三十年，才逐漸壯大為地球科學的知名理論。

在板塊構造學說的誕生故事前，有一位至關重要的科學家——魏格納。

魏格納玩的拼圖遊戲，是一個整個地球

魏格納 (Alfred Lothar Wegener) 是一位德國地球物理學家、氣象學家和天文學家。 1908 年魏格納被馬爾堡大學聘為氣象學、天文學和宇宙物理學應用講師。

任教期間，魏格納留意到世界地圖上，非洲大陸西岸和南美洲東岸，也就是大西洋兩側的海岸線輪廓很相似，就像是兩片可拼起的拼圖邊緣：一凹一凸，彼此密合。因此，魏格納想像兩邊陸地原本可能相連，開啟了關於大陸漂移的研究，也是往後地球物理學與地質學的重要基礎。

1911年，魏格納在馬爾堡大學圖書館，讀到一篇奧地利地質學家修斯 (Eduard Suess, 1885) 有關岡瓦那大陸 (Gondwanaland) ¹ 的文章，內容提到根據南半球各大陸上有相似的地質沉積岩層和古代動植物化石，假設在南半球曾經存在過一個統一的大陸。

魏格納是一位氣象學家，利用影響全球氣候帶分布控制因素的專業知識，判斷這些反應古氣候的沉積物證據，與當時全球氣候分布不相符。經過全球古生物化石和沉積地層的資料分析，獲得不符合現今緯度的證據，於是魏格納不僅可以支持修斯的假說，更進一步認知到大陸可能會漂移。

我們曾經都黏在一起？大陸漂移學說

1915 年魏格納正式出版《大陸與海洋的起源》²一書，以多面向的證據解釋「大陸漂移理論」。在這本書裡，魏格納主張大約在二億年前，地表有一塊「盤古大陸」稱作「泛蓋婭」 (Pangaea) ³，經過分裂變成兩個陸塊，再繼續分裂與漂移，直到形成今日的樣貌。

魏格納以古生物的資料作為證據，將目前幾個分離的大陸：南美洲、非洲、印度、南極洲、澳洲接合起來，如圖三所示⁴。這四種古生物，皆不能跨越海洋，到其他陸地生存，所以能支持這些陸塊曾經連在一起的理論，呈現帶狀且連續的動植物分布範圍。

在二疊石炭紀時期冰川中，也可以找到關於古氣候的證據。冰磧遺跡中的苔原植物很矮小、貼近地面生長，會利用陽光照射地表空氣和土壤的溫度存活，生長期更長，應該分布在高緯度、甚至極地地區。這些古苔原植物能在現今南半球各大陸發現，就可以作為這些板塊，從原先高緯度環境，慢慢移動到現在中低緯度的證據。

雖然魏格納提出了大陸漂移的種種證據，但因為沒有辦法解釋移動的機制，加上他並非地理學或地質學出身的學者，使得當時學界對他的想法嗤之以鼻。

戰爭埋葬了生命，也催生了偉大的新科技

他的研究被世人遺忘了三十年，直到世界大戰，人們發明許多新科技，地球科學的研究才再次嶄露曙光。

第一次世界大戰為了探測潛水艇而發明聲納觀測，這項發明可以用來測繪海底地形。當探勘船發出聲波、從海面向海底傳播後，探測員就可以利用從海床反彈的聲波的時間差來計算海底深度，借此測繪出海底地形，此時，人們也因此發現了大西洋中部的海底山脈——大西洋中洋脊。

到了第二次世界大戰，磁力儀誕生了，磁力儀原先是運用於戰爭的利器，軍方將其裝置在飛機並偵查海底下的潛艇，而科學家綜合以上兩項技術、岩漿冷卻成岩石的磁性特徵⁵之後，他們發現：

以中洋脊為中心，兩側海底岩石的磁力分布對稱，而且，磁極正反交錯呈現條紋狀分布，就像是超商每樣商品上條碼的樣子，記錄了過去地球磁場方向的每次反轉。

為什麼海底岩石的磁力會這樣分布呢？科學家海斯 (Harry H. Hess) 與狄茲 (Robert S. Dietz) 在 1960 年代利用同位素定年法⁶推斷：由中洋脊冒出的岩漿，生成出海洋地殼並不斷擴張，到了海溝⁷再隱沒到地球內部，像是輸送帶一樣運轉。海斯和狄茲順利解釋了海洋地殼的誕生與消逝，形成「海底擴張學說」。

直到此時，「海底擴張學說」配合魏格納的「大陸漂移理論」，再配合許多研究資料（如海溝處地震定位資料）之後，才逐漸發展出你我熟知的「板塊構造學說」。

這顆古老的地球，仍有無數難以參透的秘密

雖然當代地球科學界普遍認可板塊構造學說的概念，但這個理論並非毫無疑點，尚有許多疑惑等待科學家一一挑戰並且破解。

我們藉由魏格納及近代地球科學家的研究成果，了解地球板塊形成的原因。但是利用各種證據方法，推測陸地過去詳細的模樣，追溯到十八億年前就算是極限了，更久以前的地球板塊又是如何分布的呢？

從現實面來說，沒有任何地質學家能親眼觀察地球內部的物質成分和構造。絕不可能像法國小說家凡爾納的《地心歷險記》⁸，主角李登布洛克和他的姪子進入火山，通過地心，看遍地下所有秘密，再從地球的另一端出現，卻毫髮無傷。

或許在未來，科技更加進步，研究儀器的功能更強大，地球科學家能找到更多關於地球板塊變化的證據。到時候，或許能在板塊構造學說的基礎上，發展出合理解釋地球誕生到現在完整演變的學說，更進一步結合其他領域的科學家，預測未來地球的陸地將如何變化。這些發展，我們都可能參與，也值得我們期待。

註釋

1. 「 Gondwana 」是印度的一個地名，在此地發現的岩石相似於南半球其他大陸，修斯以此稱之。
2. 原文「 Die Entstehung der Kontinente und Ozeane 」。
3. 「Pangaea」原文為希臘語「Παγγαία」，是「πᾶν」（全部）和「γαῖα」（陸地）的合字，即「全陸地」。其中 「Γαῖα」也是前面介紹過的大地之母神。
4. 圖三古生物分帶說明：
   • 橙色：犬頜獸屬 (Cynognathus) 是種三疊紀中期的陸生肉食性犬齒獸類，在非洲、南美洲、南極洲可以發現化石。
   • 藍色：中龍屬 (Mesosaurus) 是一種小型水生爬行動物，在二疊紀早期的南美洲和南非地層中可以被發現。
   • 棕色：水龍獸屬 (Lystrosaurus) 為陸生的中型脊椎動物，存活在二疊紀晚期到三疊紀早期，化石分布於南極洲、印度、南非。
   • 綠色：舌羊齒屬 (Glossop-teris) 是一屬已滅絕的種子蕨類，生存於二疊紀至侏羅紀晚期，化石主要分布於南半球及印度。
5. 岩石中的磁鐵礦會記錄當時地球磁場的磁性，與現今地磁場方向一致稱為「正磁極性」，反之則為「反磁極性」。
6. 利用岩石中的元素，其元素包含不穩定的放射性同位素，具有規律的衰變週期，可作為測量地質年代的方法。
7. 簡單來說，為一種海洋地殼與大陸地殼交界的構造，形成深且狹窄的峽谷。
8. 書名原文「Voyage au centre de la Terre」，為法國小說家凡爾納於 1864 年出版的科幻小說。

資料來源

1. 《板塊構造學說紀事》，W. Jacquelyne Kious, Robert I. Tilling，（陳建志、馬家齊譯），五南，2005。
2. 《海陸的起源》，魏格納，（李旭旦譯），北京大學出版社。

作者後記

作者／周碩君

我喜歡閱讀科學家的故事，認識一個人的成長背景，配合其學術成果，讓我體會到科學發展一直與人緊密相關。我很幸運在 2019 年修了一門通識課，由單維彰老師和鄭芳祥老師共同教授的「知識寫作與思考」，每位學生期末成果就是產生一篇屬於自己的知識寫作。非常感謝老師們對我的文章不斷給予建議，還鼓勵我將作業成果投稿。我的作品選擇了自然科學領域，是一篇結合地球科學和歷史的科普文章，期待透過像說故事的內容，能夠讓更多人透過閱讀獲得有趣的地科知識。

• 責任編輯｜儀珈