你一定要認識的台灣女性科學家:改寫世界地震理論的單親媽媽——馬國鳳

 

【我們為什麼推薦這本書】要做到「改寫地震理論」這一件事,聽起來實在是天方夜譚,不過卻還是有人做到了,而且還是台灣人,還是擁有兩個女兒的單親媽媽!

中央大學地球科學系馬國鳳教授,接連登上《自然》與《科學》,豎立了研究者的良好風範,在研究與家庭中找到屬於自己獨特的平衡感,女性在現代已經不再是弱勢,只要有能力,一樣可以克服一切,完成夢想。不要再讓性別限制住你或者是妳的任何想像了!(責任編輯:陳君毅)

921 那年,全台一陣劇烈搖晃,台灣的胸口在天搖地動中被撕裂;起源於中部車籠埔斷層錯動,芮氏規模七點三的地震,造成全台兩千四百一十五人死亡、二十九人失蹤,上萬人受傷、五萬多間房屋全倒,這是台灣戰後最嚴重的地震。

民眾憂心忡忡,不禁問:台灣為何會有這樣的巨震?何時還會再發生?

這一連串問題,同樣讓世界地震專家高度關注,在尋找這些攸關台灣民生、重大急迫答案的研究中, 台灣並沒有缺席,做出了重大貢獻

不讓鬚眉的女科學家與四國團隊合作,成果登上《自然》期刊

其中,領軍的是一位不讓鬚眉的女科學家——中央大學地球科學系教授馬國鳳。二○○四年,馬國鳳參與並主持「台灣車籠埔斷層深井鑽探計畫」,透過台、美、日、德四國學者跨國際合作研究,鑽取斷層帶的岩芯試樣,探究九二一大地震的成因和生成機制,她的成果成功發表在《自然》(Nature)期刊上。

幸運加上努力,他們取得了傲人的成績,對九二一地震的成因假設,透過取得的斷層岩芯均獲得驗證,詳細描繪出這場災難的全貌。

馬國鳳說:「這些理論以前只能透過數學物理計算來驗證,沒有人真正把那塊石頭拿出來看看是什麼樣子,而這次斷層鑽探,真正檢證了這些理論。」發現新地震成因: 地下水透過鑽取的岩芯內容 ,團隊發現到,「滑移帶的厚度」是了解地震能量的重要參數,而厚度則影響了能量的釋放。

這是世界首次觀測到大型地震的斷層滑移帶的厚度 ,同時也成功量化算出地震時的破碎能及熱能。另外也推論出,九二一地震這樣形式的大地震,在車籠埔斷層地區將會再度發生。不過,令人鬆一口氣的是,推估起來,大概要到四百年後才會有機會再發生。

繼《自然》後,又靠顛覆性的理論登上《科學》期刊

跨國合作中的在地研究優勢,讓馬國鳳團隊搶占先機;她卓越的整合能力,讓四國團隊發揮最大戰力,迅速繳出亮眼成績。二○一二年,馬國鳳發表在《科學》(Science)雜誌的文章,更是真功夫的理論突破,更證實她的成功沒有任何僥倖。

這第二篇登上一流期刊的論文,成功改寫了地震的基本理論,馬國鳳訓練出的博士生林彥宇,秉持著她要求的科學信念:「要看別人看不到的東西」,因而捨棄機器判讀訊號,長達一年時間裡,透過肉眼天天研讀放在車籠埔斷層的井下探測儀訊號,發現到長期存在著「只有 P 波(上下動),沒有 S 波(左右動,也可以理解成第二波)」的特殊訊號,訊號雖微小,但十分奇特。

這種微小到一般學者會忽略、機器會濾去的訊號,在馬國鳳的眼裡卻看出不一樣的風景,成為她改寫地震理論的契機。

一般說來,地震形成的原因,以斷層錯動為最主要的原因。但是,馬國鳳證實了一個新原因假說:「其實地下水水壓引發爆裂,也會引發微地震 。」這樣的假設,過去理論界也有很多,但都苦無證據。

馬國鳳根據一年來的數據發現,這些極微小地震的震源,全都在車籠埔斷層面下方,大部分都位於深度一千三百至一千八百公尺處,那裡含有豐富的地下水,且具有高滲透性的桂竹林層(以砂岩與頁岩為主)。

馬國鳳推論,當年車籠埔斷層錯動時,巨大作用力把斷層面磨成極細的不透水斷層泥,造成地下水無法向上,只能繼續累積在下方,液壓不斷增加,最後將積水區周圍的岩石「瞬間撐裂」出二至五公分的裂縫(人造地震的特色是單一點引發,P 波遠大於 S 波,岩石爆裂也會造成類似 S 波甚微的效果),才引發了微地震。

這項有理有據的創新結果, 成功改變了地震學的根本理論 ,成果發表在二○一二年七月二十七日的《科學》雜誌,該類型地震由馬國鳳命名為「均向地震」(Isotropic Events)。

難以想像的是,做出這些精彩學術研究的馬國鳳,另一個身分是兩個女兒的單親媽媽。不同於其他科學家常廢寢忘食,晚上還常流連實驗室長期抗戰,她的學生透露,老師下班時間一到一定準時回家,因為要做飯給兩個小孩吃。咬緊牙關兼顧學業與家庭什麼時間該做什麼事情,一切都要有效率、充分利用,這是馬國鳳的長處。

造福人群,永不停歇有兩篇論文名列第一流的期刊《自然》與《科學》,馬國鳳自認對學術已有交代;現在手頭上最燙手的任務,是推動台灣地震模型計畫(Taiwan Earthquake Model),目前已加入全球地震模型組織(GlobalEarthquake Model)這個聯合國世界地震組織的會員。推動這個計畫,需要國家科學委員會跟許多學者支持,處理很多行政事務,相當繁重。「回到家時我常想,自己沒事找事做!孩子也大了,可以悠閒過生活了,幹嘛去提地震模型計畫啊?」馬國鳳苦笑。

但話鋒一轉,樂觀主義者馬國鳳又彷彿看到陽光, 希望台灣走出去的使命感 ,深深影響了她,「台灣這方面的經驗,是值得全世界學習的。再者,我希望透過模型計畫,整合台灣地質、地震、工程設計;這些領域過去各自為政,但是現在能建立共識,這讓我很感動。」說著說著,馬國鳳又拋出一個夢想:「我也希望可以做個有關地震的『稗官野史』。

例如:一九○六年的梅山地震,女性死亡比男性多,就是因為女性裹小腳,相關資料如果整理得齊全,也許能出書,哈哈!」講到高興處,笑容燦爛的馬國鳳又手舞足蹈起來。看來,馬國鳳即便有一天沒在科研最前線,恐怕也沒有閒下來的時候。

——

(本文書摘內容出自《她們,好厲害》,遠見雜誌授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題。圖片來源:wiki, CC Licensed。)

延伸閱讀

被遺忘的工程師歷史:二戰時的彈道計算全靠一群女性,最後卻沒人記得她們

一例一休休了員工!台灣摩斯漢堡採用機器人,點餐、送餐、廚房全包

600 場聯誼背後的故事:男性工程師最受歡迎,部分女性非常愛遲到

點關鍵字看更多相關文章: