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「人魚」探測 –活動型海底地震儀

古雷普海底地震儀(Gurlap Ocean Bottom Seismometer),包含流剖儀、微差壓力氣與備用電池的精密儀器。(圖片來源:flicker用戶:Neptune Canada)

古雷普海底地震儀(Gurlap Ocean Bottom Seismometer),包含流剖儀、微差壓力氣與備用電池的精密儀器。(圖片來源:flicker用戶:Neptune Canada)

說中的人魚,是既神秘又有誘惑力的生物,兼具美麗、虛榮、殘忍與不幸的哀愁,如果在旅途中看見人魚,會視為即將沈船的惡兆。然而,海洋地質學家正準備將數百個「人魚」放回大海中,如果想要聽到這些人魚歌唱,就必須等待十天後浮上海面,除非有地震發生時,才能提前耳聞。

究竟是什麼樣的人魚,具有如此的功能?原來科學家所放回的人魚,是能感測海底震波的移動式偵測器,又被暱稱為人魚的獨立驅動式活動型海洋地震紀錄儀(Mobile Earthquake Recorder in Marine Areas by Independent Drivers,簡稱MERMAIDs,字同英文的人魚),能夠偵測到海底地殼的活動情形,並幫助科學家了解地函內部熱對流的過程。

在西元2011年時,由法國尼斯大學地質科學實驗室(The Géoazur laboratory at the University of Nice)所率領的團隊,將兩個海洋地震紀錄儀投入海中,並偵測到超過一萬公里遠、芮氏規模7的地震波。在經過數次的改良,以及被證明能區辨不同形式的震波後,於今年(西元2013年)十二月的美國地球物理聯盟(American Geophysical Union)的年會上,決議將放置數百個同樣的裝置,作為偵測海洋地震活動的有力工具。

目前地震活動的觀測站,多半設置於陸地,但海洋占了地表面積的70.8%,卻只有少數的偵測儀器,而且必須放置在海床上。這種固定式的海底地震儀,不僅要有耐壓外殼保護,而且收集資料的時間很長,往往超過一年的時間,等到紀錄容量飽和時,研究人員再出海將儀器回收。而活動型的紀錄儀器,利用浮力筒漂浮在海底七百公尺到兩千公尺之內,並裝設水中聽音器(hydrophone)接收與紀錄各種細小的聲音,再利用微過濾器辨識震波類型,十日後可進行回收作業。

這種活動型的紀錄儀器,與傳統的儀器相比更具優勢。首先,利用浮力進行活動性的偵測,能夠蒐集到更多的資料,增強對海底地震的認知,讓地震研究能真正拓廣到全球。其次,能夠節省架設海底地震儀的成本,固定式的海底地震儀光造價就高達五萬到十萬美金,還要加上架設與回收的成本;而根據MERMAIDs團隊的估計,每一個儀器成本大約兩萬七千美金。最後,這些活動型儀器能夠與既有的固定式儀器互補,而沒有銜接上的問題。

在實際的運用上,活動型海洋地震紀錄儀能夠掌握陸地上所偵測不到的地震活動,以今年11月5日於印度洋芮氏規模5.5的地震為例,當陸地測站僅偵測到兩次地震活動時,活動型海洋地震記錄儀偵測將近兩百次的擾動,可見該設備的靈敏度。然而,依舊有不少的課題需要克服,首先電力來自於電池供應,因此續航力僅僅十天,如果需要長期的資料,仍仰賴固定式的海底地震儀。另一方面,雖然儀器能夠依P波的特性辨識地震波,但辨識率約九成左右,仍有改善空間。

研究人員對下一代產品的計畫,則是希望能利用波浪所產生的能量提供動力,並朝向輕量化、能源純淨化發展。明年會在加拉巴哥群島設置十個儀器,監測附近海域的火山活動,推廣到全球海域後,希望能夠放置三百到四百個儀器,做廣泛的探測。 (本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿/2013年12月)

 

責任編輯:鄭國威│元智大學資訊社會研究所

 

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

 

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