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宇宙學大師史蒂芬•霍金最終預言： 人類的浩劫，百分之百降臨！ 全球不時出現九級強震、巨大海嘯與極端天氣 毀天滅地的災難撲面而來之前， 我們能否阻止？還來得及嗎？ 身處最易受災地區，台灣不可不知的科學真相── ◆天災的發生，與地球的構造有何關聯？ ◆地球的碳循環系統，究竟出了什麼問題？ ◆氣候異常，真的源於人類的資源濫用嗎？ ★全球地震次數激增，溫室效應惹禍？！ 美國總統川普始終堅持「全球暖化」是場騙局，否認其中有著「人禍」的因素。然而，聯合國祕書長古特瑞斯在2018年已發言警告：「對抗全球暖化，是攸關今日生死的問題。」長年推動環境保育的好萊塢明星哈里遜福特，也在第七屆世界政府峰會中批評否認全球暖化現象的國家領袖，是「站在歷史錯誤的一面」。 全球暖化看似離我們很遠，但你不知道的是，氣候變遷可能讓台灣地震連連！雖然學界尚無定論，但全球暖化發生的同時，地震發生頻率和能量釋放規模的確年年上升，難以排除兩者關聯。地球本身有著自成體系的循環系統，大氣圈、水圈、岩石圈看似彼此獨立卻又緊緊相扣。倫敦大學的地球物理及氣候災害名譽教授麥圭爾（Bill McGuire）在《喚醒沉睡的巨人》（Waking the Giant）中就曾指出：脆弱的地殼斷層，對氣候變化相當敏感。當氣溫上升使地面冰雪融化，引起地表重量及壓力的變化時，就會影響地殼活動，造成地震或火山爆發，進而帶來海嘯。 ★隕石撞地球不是電影，是預約十年後的滅世危機？！ 直徑400公尺的小行星，可能在2029年、也就是距今10年後撞擊地球？你或許會以為這是災難電影中才會發生的情節，但現實是：這是2004年美國太空總署的觀測結果。得名自埃及神話中破壞、黑暗之神阿波菲斯（Apophis）的小行星99942，在初次被發現時，專家評估有高達2.7%的機率會撞擊地球，一度成為歐洲太空總署「堂吉訶德小行星防衛任務」的首要防範目標。 後來經過天文學家們的長期觀測與反覆推算，阿波菲斯可能撞擊地球的年分不斷往後推遲，目前已延至2068到2106。讓人擔心的是，從2015年起，受限於小行星的行進軌道被太陽遮掩，最快要到2019年12月才會有重新觀測的機會，屆時的演算結果如何，恐怕又是另一回事了。 ★漠視災難風險，台灣三大城市恐遭重創！ 據瑞士再保險公司（Swiss Reinsurance）的研究顯示，台灣的雙北、高雄和台南三大都會區，天災風險皆高居世界前十。防災機制的補強，已刻不容緩。如同莊子的寓言：魚在水中，卻不知水的存在；我們生在地球上，卻也對地球的種種缺乏足夠的了解。在長達46億年的地球歷史中，地球系統曾幾度在運轉時崩解，帶來重大災變與生態浩劫，若持續漠視，受害的只是人類自身。 本書將從何謂自然災害、與地球機制有哪些關聯等地科知識著手，探討地球熱能的釋放、與地函之間的關聯、火山爆發、隕石撞擊等現象，並從宏觀視野及多方角度，為讀者剖析我們賴以生存的「活生生的地球」。 本書特色 ★地球運作系統，完整圖解！帶你一次看懂災難背後的科學，找到人類物種延續的生存之道。 ★極端天氣、海洋酸化、地磁逆轉、隕石撞擊，攸關未來10年的環境科學議題，完整收羅！ ★資源探勘專家提出深切警告：我們只有一個地球（There is no planet B.）。
西川有司 Yuji Nishikawa 早稻田大學大學院資源工學碩士畢業。曾任職於三井金屬礦業股份公司、三井金屬資源開發股份公司、日本金屬經濟研究所，長達三十七年。主要從事資源的探查、開發、評估與研究工作。 現為放送大學兼任講師、國際資源大學講師、歐洲復興開發銀行（EBRD）企業育成專案（EGP）顧問。 著有多部地質與資源相關科學著作；另有多篇地質、資源相關論文、文章，於海內外發表。
蘇暐婷 國立臺北大學中文系畢業，日本明治大學國際日本學系交換留學。 曾任日文遊戲企劃，現為專職譯者。 譯有《1週為什麼有7天？24節氣怎麼來？用科學方式輕鬆懂曆法》等書。
RECOMMENDED BY
汪中和／中央研究院地球科學研究所兼任研究員 李偉文／牙醫師．作家．環保志工
TABLE OF CONTENT
前言 災變發生前的生存希望 Chapter 1 追尋地球未解之謎，探究人類未來命運 災難，總在人們忘卻時降臨 「地圓說」比「地平說」更早出現？ 揭開宇宙的神祕面紗 無重力狀態，地球與太空的界線 微不可察的地球脈動 人類所見，只是一層「蘋果皮」 科學不斷演進，探照無知的闇黑陰影 Chapter 2 精巧卻脆弱的人類生存系統 環境系統崩解，招致巨大災變 何謂「地球系統」？ 解剖環境脈絡，破解災難線索 地球是活的！ 從「火球」到「地球」 交錯的系統，牽一髮而動全身 「大陸漂移」的關鍵證據 Chapter 3 災變背後，悄然轉動的齒輪 超出臨界點，災難瞬間爆發 飛向宇宙，探測永不止息 熱能，推動地球系統的原動力 大氣循環，依緯度「三分天下」 飛天遁地，生命元素的水平衡 時刻變化卻無法察覺的岩石循環 「三位一體」的永動機 工業革命啟動暖化的宿命 災難悄然逼近？其實有跡可循 〔專欄〕孕育「現代天文學之父」的偏鄉小鎮 Chapter 4 滔天巨浪與恐怖強震的源頭 千年一次的劇震即將到來？ 海嘯與地震的連鎖關係 夏威夷島離日本愈來愈近？ 「板塊漂移」的幕後推手 地磁逆轉的失序猜想 板塊運動，帶來災難也帶來礦產 三大類型，解析火山活動 〔專欄〕宇宙經濟及太空碎片 〔專欄〕隕石撞擊的現實性 〔專欄〕日本群島的天崩地裂 Chapter 5 碳循環失衡，全球暖化的元凶 崩壞中的「碳循環系統」 地球生命不可或缺的拼圖 壓垮「固碳系統」的化石燃料 陷入窒息的「死亡海域」 全球暖化也能帶來豐饒？ 極端天氣肆虐，失效的防災體系 〔專欄〕石油時代，何時才是盡頭？ Chapter 6 災難性噴發，摧毀文明的黑暗洪流 毀滅文明的火山災難 地核「散熱」的四種噴發 火山爆發難預測，為什麼？ 地表上全年無休的烈焰活動 地殼變動的過程與恩典 地心到地表，九億年的距離 史上最慘烈的滅絕災難 Chapter 7 天崩地裂，人類有辦法倖存嗎？ 資源濫用，打開潘朵拉之盒 劇變迎面而來，大地震僅是開場白 抵觸地球系統的核能發電 人類生活圈的成長極限 找尋與地球共存之道 巨型災變的骨牌效應 如何保住一線生機？ 〔專欄〕火山熱能的運用 〔專欄〕海洋異變及海面上升 參考資料
PREFACE/READING GUIDANCE
前言 二○一一年三月十一日的東日本大地震，是一起天崩地裂的災難。自然現象引發的地震、海嘯等天災，與人為因素導致的福島核災等人禍，連同大地震，令東日本的景色一夕傾覆，帶給人們的生活與經濟前所未有的打擊。過了五年，直至二○一六年，修復工作仍然望不見盡頭。 自然災害會帶來嚴重的後果。在科學發達以前，人們認為這與宗教有關，是「神靈作祟」；直到哥白尼以後，自然災害的原因才隨著科學的發達而逐漸明朗。 我們賴以生存的地球，在宇宙系統間運轉。運轉過程中，不時會遭遇天翻地覆、剝奪無數犧牲者家園的災難，例如火山爆發、地牛翻身、海嘯侵襲、洪水肆虐，以及來自外太空的行星撞擊。地球中心有一顆攝氏五千五百度的超高溫核心，作為動力來源運作著整個地球系統。就如同時鐘藉由齒輪的轉動使指針前進，地球在釋放熱能時的地函對流，便相當於時針移動，大陸漂移相當於分針移動，火山爆發則相當於秒針移動。地球繞著太陽旋轉，釋放到宇宙中的熱能與來自太陽的熱能產生對流，於是氣候產生了，洋流也出現了。 儘管異常災變的發生，會令這套地球系統紊亂、失常，但透過大自然的再生與持續的熱能釋放，地球終究能正常運轉。然而人類的生活與地球系統衝突太大，人們一味發展文明，結果親手釀成了天崩地裂的悲劇，使七十億人口的生活環境惡化。 本書將從何謂自然災害、與地球機制有哪些關聯等基礎的地科知識著手，探討地球熱能的釋放、與地函之間的關係、火山爆發、隕石撞擊等現象，深入淺出地講解板塊構造論，以及正處於地震活躍期的日本，並依循位於宇宙中的地球及地球的活動，從宏觀視野與多方角度，透過科學捕捉「為什麼會出現自然災害」，進而闡釋這顆「活著的地球」。 在四十六億年這漫長的地球歷史中，地球系統曾幾度在運轉時瓦解，導致生態浩劫。系統雖然會恢復，但火山又再度爆發、地牛翻身、海嘯侵襲，嚴重的災難不斷重演，破壞了我們的生活，也促使我們重生。工業革命以後，人類的行為對地球系統而言，又造成了更大的影響。 遺憾的是，儘管科學研究日新月異，但自然災害會在「何時」、「何地」出現，我們仍舊無法準確預測。包括二○一六年四月發生的熊本地震，也未能事先探知。國內外種種自然災害，以及發生在你我身邊的天災，其背後的成因，都與地球系統息息相關。全球暖化導致氣候異常，這些與地球系統相悖的種種人類作為，也都與自然災害有關。 關於地球系統及自然災害，尚有許多未解之謎。若透過本書，能幫助大家以科學角度理解自然災害，那就是筆者的望外之喜了。 感謝日刊工業新聞社的藤井浩先生，賦予這次執筆的機會，也謝謝文案編輯的指導，僅在此致上深深的謝意。 西川有司
CONTENT PREVIEW OF THE BOOK
環境系統崩解，招致巨大災變 自然災難的發生，往往令人措手不及，慘況也超乎想像。然而，許多的巨大災難，都不是某天才突然發生的。 面對地震及火山爆發，人們會藉由過去的紀錄以及設置地震儀等方式，時時刻刻觀察，並透過數據的累積與分析加以預測。 日本全國共設置了超過四千座地震儀，火山周圍也鋪設了高密度的觀測網，並且分析氣體的化學成分來掌握變化。如此便能偵測出火山大噴發的前兆，宣布火山警訊。地震的發生同樣也能預測，海嘯也可透過地震發生的震源與地震的原因、規模，來推測海嘯的大小與抵達陸地的時間。 氣象預報也以數公里為單位實施模組化，並藉由超級電腦處理龐大的氣象資訊，以提升氣象預報的精準度。颱風的發生及動向、規模也能預測，氣候異常也是。但是就現況而言，科學家尚不能保證排除災害的風險，大規模災害下，災情依然慘重。換言之，人們對於災難的預期與預測上的時間精準度，仍是不足夠的。 巨大災難的出現，代表穩定的系統遭到破壞，平衡崩解。若系統在可恢復的範圍內，那麼災難規模也會在我們預期的範圍內，但若是像系統崩解這種天變地異，就會導致巨大災難，且由於並非常態、不會頻繁發生，在預測上也變得非常困難。 透過地質年代來看，除了天變地異導致的環境大幅變動，還有許多事件使世界一夕風雲變色。像在六千五百萬年前，就有一顆直徑十公里的小行星，撞擊在墨西哥的尤加敦半島上，導致恐龍滅絕，留下直徑約一百六十公里的隕石坑。雖然只是假設，但地球環境突如其來的變化，都能透過化石種類的驟變、地層中出現大量的銥、隕石遺跡的磁力異常或重力異常來解釋。 小行星的撞擊與隕石墜落，令大地震盪、凹陷，引發森林大火與海嘯。因衝擊而釋放到大氣中的粉塵覆蓋了天空，破壞生態系，大範圍的植物都死光了，光合作用長期停滯，波及到其他範圍，大氣組成也大幅改變，食物鏈中的底層光合植物與浮游生物滅絕，生態系統、氣候系統都被破壞，招致毀滅性的災難。 一九○八年，一顆直徑只有六十公尺的隕石墜落在西伯利亞，但遭破壞的範圍高達兩千平方公里，衝撞的能量是廣島原子彈的一千倍。 在火星與木星之間的主小行星帶，有超過七十萬顆直徑一公里以上的小行星。其中約一千顆可能會接近地球。雖然命中機率很低，但據說在二○二九年，一顆直徑四百公尺的小行星 很有可能撞擊地球。NASA等機構調查了小行星及隕石的軌道，預測出撞擊的可能性。但詳盡的時刻與撞擊地點尚未推算出來。 巨大的火山爆發與小行星墜落一樣，都會令系統崩解。面對它們所導致的災難，人類可能得花上很長時間災後重建，要不就是毀滅，只能放著不管了。 ※銥是地殼中最稀有的元素之一，相較之下，銥在隕石中的含量則高出許多。 ※小行星99942，英文Apophis，得名自埃及神話中象徵破壞、黑暗的神祇。二○○四年時，其撞擊地球的估算機率，一度達百分之二點七。後根據長期觀測與計算，可能撞擊年分後推至二○六八到二一○六年，且機率已降低至十一萬到十五萬分之一。二○一五年至今（二○一九年一月），暫無更新的觀測結果。 陷入窒息的「死亡海域」 海洋愈來愈不對勁了，不但漁獲量減少，鯨魚擱淺在岸上的情況也屢見不鮮。 為了調節大氣中的二氧化碳濃度，海洋吸收了約三成的二氧化碳。海洋具有抑制氣溫上升的功能，然而人類生活排放的二氧化碳，似乎已經超過了海洋能吸收的極限。隨著二氧化碳增加，海洋日益酸化。加上海水也會吸收熱能，導致海洋自身暖化，水溫上升，海水膨脹，連帶全球海平面都漲高了。 溶入海水的二氧化碳會化成碳酸氫鹽（HCO3-）與碳酸鹽（CO32-）等離子，其中大半以碳酸氫鹽的形式存於海中。因為二氧化碳溶入水中呈酸性，隨著大氣中的二氧化碳濃度增加，海洋自然跟著酸化。這種酸化會妨礙生物的甲殼、骨骼等碳酸鈣的形成。 許多水生生物一遇到環境pH值改變，便無法生存。在工業革命以前，海水的平均pH值為8.17，但目前已低於8.06。pH值降低，現有生物的碳酸鈣甲殼便無法生成，難以適應環境。
