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【Gene思書齋】地震與文明的糾纏不清

Gene Ng_96
・2016/01/23 ・2126字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 512 ・六年級

我一直以為我來自一個沒有地震的國家,直到政府聲稱外國旅客在東南亞最高峰神山拍裸照觸怒神靈,2015年6月5日在沙巴發生了六級地震, 京那巴魯山上括有馬來西亞人、新加坡人、中國人、日本人和菲律賓人18人死亡,137名登山客受困,隨後全數救出。在來台灣之前,我們從未經歷過地震,在大三剛開學時,發生了九二一大地震。第二天打電話回家報平安時,我爸媽還完全在狀況外。記得當時我們全寢已入睡了,酷熱的夜晚突變間停了電,過了沒多久就發生劇烈搖晃。搖完後,我其實還想繼續睡,只是我室友全都跑到戶外去避難了,只好跟著出去。第二天早上到實驗室善後,看了電視才知道原來中部受創超嚴重。後來的統計顯示,九二一大地震造成2,415人死亡,29人失蹤,11,305人受傷,51,711間房屋全倒,53,768間房屋半倒。

我有幾位家在中部的同學就成了房屋全倒或半倒的受災戶。一位家住台北的同學,住的公寓成了危樓,後來一堆炒地炒房的都更都如火如荼讓台北好好拆了,他在永春的家迄今似乎仍處危樓狀態沒住人十幾年了,結果住戶還談不攏繼續白爛中。2011年,原本11月要去日本仙台東北大學開研討會,都已經要開始報名了,3月11日就發生了東北地方太平洋近海地震(東北地方太平洋沖地震/とうほくちほうたいへいようおきじしん),引起的大海嘯不僅造成上萬人死亡,還引發有史以來最嚴重的核災。研討會取消了,改到英國去辦。

地震引發嚴重的海嘯,日本那次還不是近年最嚴重的,2004年12月26日規模達到9.3的印度洋大地震發生時,我剛好從美國回馬來西亞度假,當天晚上我到新加坡搭機來台灣。回美國到了實驗室時,老闆超激動,因為我都沒有和他聯絡,他以為剛收了第一個研究生,就……那次的地震加海嘯,造成了超過29萬人喪命和失蹤!其他嚴重的大地震還有2008年中國汶川大地震、2010年海地大地震、尼泊爾今年4月的大地震等等。從人類有文明開始,地震就和文明糾纏,因為致命的,往往不是地震本身,而是毀損的建築物和道路橋樑等等。

英國地震學家穆森(Roger Musson)在《地震與文明的糾纏:從神話到科學,以及防震工程》The Million Death Quake: The Science of Predicting Earth’s Deadliest Natural Disaster)中告訴我們,有些城市會處於斷層處,不是偶然,而是因為斷層處有泉水涌出,孕育了文明,但也毀滅了文明,不折不扣的雙面刃。而地震也非神的懲罰,因為18世紀里斯本大地震的許多死傷是發生在教堂,當時信徒正虔誠祈禱,不上教堂逛大街的人反而沒事。

穆森是英國地質調查局的首席地震學家及發言人,他常上西方各大媒體講解各大地震始末。他用從事了卅多年的經驗,寫成這本科普書《地震與文明的糾纏》,是非常適合台灣讀者閱讀的,因為台灣剛好就在地震帶上。《地震與文明的糾纏》也提到台灣,例如九二一大地震崩塌的台北東星大樓,還有聞名於世的台北101大樓的阻尼器。《地震與文明的糾纏》分兩部分,第一部分主要探討地球科學的知識,討論地震究竟是怎麼回事,地震的強弱怎麼測量,海嘯又是怎麼一回事。第二部分探討地震工程,利用能否預測地震,能夠爭取預警時間嗎,建築物要怎麼蓋才足夠安全等等。《地震與文明的糾纏》深入淺出地探討地震學的各層面,沒有太多艱澀的專有名詞和概念,沒有地球科學知識也能看懂。

很不幸的,我們的科學進展神速,可是預測地震的能力,這卅年來幾乎毫無進展。預測天才奈特.席佛(Nate Silver)在他的好書《精準預測:如何從巨量雜訊中,看出重要的訊息?》The Signal and the Noise: Why So Many Predictions Fail—but Some Don’t)也有一章精彩的探討(請參見〈精準預測的訊號與雜訊〉)。《地震與文明的糾纏》更讓我們見識到有些科學家指稱能夠預測地震,但基本上能力和半仙差不多。人類也試圖為預測地震做了許多研究,包括利用動物行為,但迄今仍未來靠譜的方法。

不能預測地震,只好平日做好準備,建築物要能抗震。海地的7級大地震,死亡人數超過31萬,但一個月後智利的8.8級大地震,死亡人數一千多人。為何強度更大許多的大地震,死亡人數更少,就是因為海地極為貧窮,建築簡陋,但智利60年代發生過史上最大規模大地震,強度達9.5級,而智利經濟還算不錯,所以早有準備。311大地震發生的日本,若非建築和預警系統完備先進,死亡人數恐怕會輕易破十萬人。《地震與文明的糾纏》指出,其實有些我們以為不會發生地震的地方,只是可能性很小而已,不代表絕對不會,可是我們不可能無限加強建築物只為了防範很小的可能性,面對地震要有風險管理的概念,這是台灣社會必須好好面對的,尤其是在土地過度開發過後。《地震與文明的糾纏》是本值得全民閱讀的好書。


本文原刊於The Sky of Gene

 


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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋


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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!

椀濘_96
・2022/05/04 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

夏日雨季來臨,下雨前及正在下雨時,總能聞到一股特殊的氣味,濕濕的又有點清新,但大多時候卻不太喜歡,聞起來反而像霉味,甚至臭臭的,而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過,這個形容不出、抽象的「下雨的味道」,究竟是怎麼產生的呢?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後,雨水落在乾燥土壤上時,混雜新鮮泥土與青草的氣味,這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香,就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵,Petrichor 本身是個術語,專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》(Nature)期刊中,由兩位澳洲的 CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成;其中 petra 為岩石、石頭,而 ichor 則為希臘神話中神的血液。(聽起來就超厲害的!)

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中,Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義,Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體,源自於兩人在實驗中證實,這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油,隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時,油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用,等到雨季來臨時,多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟,兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。圖/Pixabay

隔年(1965 年)Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時,植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設:該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積,並從黏土(有黏性的泥土,內含多種礦物與金屬元素)和其他矽酸鹽礦物中釋放,兩者作為土壤的成分,似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質,其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而,根據兩人實驗觀察,發現並非如此。

根據實驗結果所示,從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外,發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子,與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比,發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時,當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」( argillaceous odour) ,以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外,還有細菌,也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌(Actinomyces)和鏈黴菌(Streptomyces),他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇(Dimethyl-9-decalol),該化學物質存在於孢子表層,並帶有泥土氣味,稱為土霉味(geosmin)或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢?

放線菌在長時間的乾旱時,代謝活動的速度會較慢;而在乾燥的環境下,細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕,泥土也變得濕潤,這能讓放線菌的代謝活動加速,因此也產生更多土霉味;等到下雨的時候,孢子因雨滴彈到空氣中,潮濕的空氣攜帶孢子飄散,便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態,土壤乾燥後又形成孢子,下雨時又再一次發生上述的過程,如此循環。

2010 年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology , MIT)研究雨滴對土壤的影響時,也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現,當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠(aerosols)粒子,而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用,在雨滴衝擊下,進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧,也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣(O2)分解成獨立的氧原子(O),其中一些重組為一氧化氮,接著又與其他大氣中的化學物質發生反應,有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧(O3)。因雷暴[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度,使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味(也有人形容像青草味),預告著大雨來襲。

除此之外,弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等,與雨滴、空氣相互作用後,都是產生氣味的來源。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎?

這些被天氣攪動所產生的氣味,都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為,土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路,而駱駝則作為放線菌孢子的載體,幫助其散播。

至於人類,昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地,夏季之前來的第一場雨相當重要,濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味,而雨水能為袋鼠、鴯鶓[2]等動物解渴,沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言,雨的氣味與綠意、生機有關,被認為是保護和清潔,也將世人與祖先聯繫著;學者將此稱之為「文化聯覺」(cultural synesthesia)。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到,儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應,但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶,便不太喜愛雨味;對另一部份的人而言是淨化和提神的,從炎熱的天氣中解脫,大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

下雨時的味道不單單只由一個事件構成,它很複雜、很多元,每個單獨氣味的背後都有著一套機制,說起來,不單單只有生物學,還搭配著物理學、化學、心理學等,在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時,你就可以和身旁的人問起:「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎?」

註解

註 1:雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象,通常伴隨著滂沱大雨。
註 2:鴯鶓(Dromaius novaehollandiae),別名為澳洲鴕鳥;是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲,為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

  1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道?——科學月刊
  2. Nature of Argillaceous Odour
  3. Petrichor and Plant Growth
  4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
  5. Why you can smell rain
  6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
  7. Why Does Rain Smell Good?
  8. 為什麼下過雨之後,地上會有個怪味?

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椀濘_96
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喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)