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某科學の超電報

「勵進研究船」完成首航,帶回豐富資料

  • 圖/科技部提供

國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心的「勵進研究船」,已於今年4月2日完成首航任務。

勵進研究船此次航行至南海,南海是西太平洋最大的邊緣海,由東南亞各國包含臺灣、菲律賓、印尼、汶萊、新加坡、馬來西亞、越南和中國所環繞。世界各國科學家都希望深入了解南海的自然資源、水文、地體構造和氣候等議題,因此勵進研究船首航即規劃了南海海洋、大氣、地質等跨領域議題:

  1. 南海海盆之形成與演化及可能伴隨而來之大地震、海嘯等天然災害潛勢
  2. 南海季風於轉換期間之動力機制
  3. 甲烷水合物賦存區精準海床樣本採集

南海海盆的地質資料

為了深入了解南海海盆的形成與演化,與可能伴隨而來之大地震海嘯等天然災害,中央大學地球科學系特聘教授許樹坤的團隊以勵進研究船的「多音束聲納」搭配「長支距多頻道反射震測系統」進行調查,多音束聲納可以測繪海底地形,長支距多頻道反射震測系統則可繪製海床底下的地質構造

長支距多頻道反射震測系統。圖/科技部提供

這項研究得到兩項南海地質科學上的突破:

一是清楚顯示在南海海洋地殼上存在V字型或島鏈型的海底火山,暗示南海確有地幔柱存在的可能,且伴隨軟流圈 向東或東南流動。

  • 地幔柱是較熱的岩石由地幔底部一路上升至地幔頂部,此時岩石頂部會部分熔融,岩漿進而噴出地表。
  • 地殼和上部地幔最外圍部份合成厚度約50~300公里的岩石圈(板塊),其下為厚度約200公里的軟流圈。板塊即在軟流圈上漂移。

二是首次清晰描繪出南海中部有高達4,000公尺高之「傳奇海山」,同時透過底質剖面儀的結果顯示,該傳奇海山及附近一些海山曾經有數次的山崩,在其山腳下的地層留下崩塌堆積層。這些崩塌堆積層暗示南海週遭曾有大規模的地震活動,引起山崩。由於南海周圍只有馬尼拉隱沒帶,因此這項發現代表馬尼拉隱沒帶過去曾發生過幾次大地震,也可能伴隨大海嘯發生。如此推論亦與在南海週邊所發現過去海嘯的堆積層結果吻合。

此外,「傳奇海山」東邊有明顯的山崩的堆積大小塊體,應是一次大規模山崩造成。根據底質剖面儀可算出該山崩事件應該是5百萬年前發生,可能與南海地殼整體在大約5百萬年前受到擠壓的環境有關。

氣象探空儀,探測南海海盆實際大氣剖面

在大氣領域上,南海是印度洋季風東亞季風的交會處,於亞洲地區的氣候變化上扮演著極為關鍵的角色。

氣象無線電探空儀。圖/科技部提供

臺灣大學大氣系教授林博雄帶領的研究團隊,於相距超過1,000公里的東沙島以及太平島,以及位於兩者之間的勵進研究船,依照世界氣象組織(WMO)全球氣象觀測協議,每日08:00及20:00兩次同步進行氣象無線電探空儀(Radiosonde)觀測作業,並同時以抛棄式溫深儀來測量海裡不同深度處的溫度,取得海洋上層溫度剖面。

這項精密聯合作業為大氣科學領域取得前所未有之南海海盆中心線海面以上至20公里高空之氣溫、濕度、氣壓、風速、風向,以及海面下1,800公尺水層溫度剖面近一個月之海空垂直剖面連續實際量測值。這些系統性蒐集的觀測資料對於南海海洋與大氣之間的交互作用研究極為珍貴。

臺灣西南海域存有天然氣水合物

搭配勵進研究船優異的水下定位效能,水下遙控無人載具(ROV)駕駛員可清楚得知ROV水下座標,再透過自動控制程式的輔助,ROV可穩定懸浮於海床,執行生物、泥火山之觀測並採集海底樣本。

水下遙控無人載具(ROV)。圖/科技部提供

勵進研究船首航任務ROV首次成功結合「震盪式岩心採樣系統」 ,搭配ROV上的高畫質攝錄影鏡頭,排除過去岩心採樣「盲採」的缺點,使得水下採樣作業更精準。

  • ROV過去只能藉由機械手臂的力量,將取樣管插入海底較軟的沉積層約40公分處;震盪式岩心採樣系統可藉由振動讓取樣管向下深入到2公尺處,取得較深處之岩心。

臺灣大學海洋所教授劉家瑄的團隊因此順利採得臺灣西南海域之天然氣水合物儲藏區的精準海床樣本,研判該處確實存有天然氣水合物。另外還有各式沉積物、深海生物、岩心與海底深層水,所獲得之科學資料對於臺灣西南海域天然氣水合物以及冷泉系統底質特徵與生物群聚之影響提供更確實精準的研究。

勵進研究船。圖/科技部提供

勵進研究船GO!GO!GO!

勵進研究船此次航行,發現南海中部高達4,000公尺高之「傳奇海山」山腳下的地層有崩塌堆積層,顯示馬尼拉隱沒帶過去曾發生幾次大地震,也可能伴隨大海嘯發生,南海周邊國家應更警覺;另外取得南海海盆中心線海面以上至20公里高空之氣溫、濕度、氣壓、風速、風向,以及海面下1,800公尺水層溫度剖面近一個月之海空垂直剖面連續實際量測值,有助於改進南海週邊地區氣象預報之準確度;水下遙控無人載具(ROV)則採集到臺灣西南海域天然氣水合物儲藏區的精準海床樣本,證實該處確實有大量天然氣水合物,未來可進一步研究開採的可能性。

勵進研究船南海首航帶回豐富探測資料,提供臺灣海洋與大氣學界未來進行多樣科學研究所需的重要素材。未來勵進研究船也將持續進行各種探測任務,成為國內外學術界認識臺灣週邊海洋環境的利器。

  • 本文改寫自科技部新聞稿,原標題為〈「勵進研究船」科學首航成果發表〉。

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