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。
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。
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
