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。
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。
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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。
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。
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
- 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。
- 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。
- 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
- Forget oil or water. In Iceland, well diggers seek to tap a volcano’s magma
- VisitIceland – Geography of Iceland
- VisitIceland – Renewable energy
- Magma chamber
- Krafla Magma Testbed
- Rhyolite
- Basalt
雖然喜瑪拉雅及其他中亞高山上的冰河被預期會因為全球暖化而減少，但新的研究指出，這對亞洲河流流量的影響，比過去認為的輕微。
