海底拓荒史–探測海底的奧祕與寶藏
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劉家瑄｜
臺灣大學海洋研究所
秋季系列的第五場場演講邀請了臺灣大學海洋研究所的劉家瑄教授擔綱，演講主題是「海底拓荒史—探測海底的奧祕與寶藏」。劉教授說：相較於人類對海洋久遠的探索歷史，我們對海底的了解還是最近的事，五、六十年前才知道深海中有巨大的山脈與深邃的海溝，而海底形貌的完整呈現，提供了「板塊構造學說」的重要依據。海床上的沉積物記錄了演化的歷史，協助我們了解古氣候的變遷。1960年人類第一次抵達馬里亞納海溝底部，寫下歷史；1977年載人研究艇在東太平洋脊的海底，發現了熱泉與特殊生物族群，打開了嶄新的研究領域。近年來水下機器人與無人潛艇，大幅提高了對海床的探索能力，而海底所蘊藏的礦產與能源也開始受到重視。臺灣周邊的海底充滿奧秘與寶藏，演講中將逐一介紹。
11月28日晚間的第五場秋季展望演講，由劉家瑄教授擔綱。劉家瑄教授於大學時代就讀於物理系地球科學組，在讀了一本描寫深海鑽探船的書以後，決定投身於深海鑽探計畫的研究基地－美國加州大學聖地牙哥校區－開始海洋研究的一生。然而，學生時代的劉教授從未登上深海鑽探船，親身登上該船已是數十年之後。
演講一開始，劉教授以地球表面地形圖讓觀眾一窺海底的形貌。再以NASA的火星表面地形圖對照，透過兩圖在解析度上的差異，說明人類對於地球海底地形的了解，仍不比對於火星表面來得透徹。為何人類對於探索海洋的歷史淵遠流長，卻比不上發展不到一個世紀的太空科學？劉教授說，主要原因是因為海水的阻隔，令研究海底形貌需要很多技術突破才能精進。接下來，劉教授便開始介紹人類探索海洋的歷史。
近代以前，人類為了經商、生存、拓疆等理由在海洋冒險。十六世紀以後，由於技術漸漸發達和科學開始發展，人類開始以觀察記錄為由探索海洋。英國庫克船長（Captain James Cook）是此領域的先驅者。他於1768年至1779年間，多次探訪太平洋海域、由白令海峽航入北極海，記載這些海域的自然生態與風土民情。十九世紀時，英國挑戰者號（HMS Challenger）以海洋調查為名進行為期約四年的遠
征，調查結束後出版共50集的報告書，對於海洋研究功不可沒且影響深遠。
然而，一直要到1925年德國人發明聲納以後，人類才有能力探索深海。透過深海調查的證據，海底地形始為眾人所知，亦證實海床擴張與板塊構造學說。1951年，挑戰者二號測量到地球上最深的海溝－馬里亞納海溝。隨著測深系統的改進，利用多音束測深儀，海床測繪得以進行。劉教授以臺灣海域的海床地形圖為例，說明海床測繪的重要性以及臺灣海床西淺東深、南縱北橫的特性。
自1968年開始的深海鑽探計畫（DSDP）是歷時最久、成果最豐富的海洋研究計畫。該計畫的重要成就包括：證實海洋擴張論、透過詳細岩心記錄得知生物地層的演進、帶動古海洋學發展等。載人深海潛水器Alvin也是一項重要發明，它的主要成就有探索鐵達尼號殘骸及發現不同於以光合作用為基礎的生態系－深海熱泉生態系統。
由於載人器具成本高昂，近年無人水下探測機器開始興起，例如臺日合作使用ROV尋找南海甲烷水合物、利用型態似魚雷的AUV貼近海床進行測繪等計畫。另外，透過衛星遙測技術，海洋研究者可以觀察海面起伏進而推測海底地形。也能利用海水溫分布研究洋流或透過暖渦旋地點得知颱風強度會增強之區域。
演講最後，劉教授以海上的日子有苦有樂，並以自己參與德國北極研究船的難忘經驗說明海洋研究的樂趣，鼓勵有興趣者一齊投入海洋研究。
