要更了解地函，地球物理學家必須仰賴間接的方法，例如檢視震波訊號或是量測重力場的變化。他們可以藉由地表的火山爆發或是斷層，了解地函岩石的組成。但是這些物質經歷過強烈的高溫、冷卻或其他過程，許多人認為這已經不能代表真正的地函。穿透地殼與熾熱地函的邊界──莫氏不連續面，將使科學家可以直接獲得地函樣本，以了解其液體、氣體與環境中溫度及壓力的情形（包含可能存在的微生物），如果岩漿是自然抵達地表，這些訊息都會在過程中逐漸流失。最近，來自18個國家的研究人員曾利用美國的鑽探船果敢號（JOIDES Resolution），在大西洋的中洋脊處，嘗試鑽探達到地函，但是差了300公尺。

今年7月，日本長崎港的技術人員完成了地球號（Chikyu）鑽探船的最後裝備，並且將這艘重達5萬7500噸、長210公尺的龐大白色船隻駛達CDEX。地球號今年秋天會在北海道附近進行船員訓練，它將成為海洋鑽探整合計畫的一員。海洋鑽探整合計畫是自2003年起便開始執行的長期計畫，成員包含日本、美國與歐盟。

地球號除了是海面上最精密的儀器外，它還架起了世界最高的鑽探鐵架塔，高出海平面112公尺，鑽管有9.5公里長（約是台北101大樓高度的19倍）。這一次的鑽探，希望這艘花費了5億4000萬美元的地球號，在停留於海深2500公尺的海面上時，可以鑽入地殼達7000公尺。鑽探的目標包括了某些因板塊運動而使地函接近地表的區域，或是地殼相對較薄的地方，例如日本太平洋海岸外的南海海槽。

為了挑戰目前的鑽探深度紀錄（2111公尺），地球號利用的是經由石油工業證實的技術。它的鑽探系統採用了重380噸、約六層辦公大樓大小的保護罩（防爆裝置）來保護井口。這個裝置不但可預防船隻受到甲烷氣體與高壓液體噴發的傷害，也使得每次加深九公尺探採的岩心樣本可安全的回收。

地球號另一個重要的技術則是動態定位系統，這是一個利用衛星導航的自動定位器，並且校正了風速、海浪與船底的六個360度推進器產生的力量，使船可以一直維持在鑽孔的上方。根據CDEX科學家倉本真一表示，地球號將會被運用於多個鑽探與岩心取樣的計畫，而其所鑽出的孔洞有些將會用來置放固定的地殼監控儀器，以加強地震預警系統。

鑽探進入地函或其他鑽探海床的工作，都有個危險存在：鑽到了氫氧化物氣體的儲存槽。如果羽狀的煙霧竄出並且上升，將足以使船沉沒。逃逸出的氣體也會造成災難性的爆炸與大火。不過地球物理學家相信冒這個險是值得的。CDEX科學家曲威茲（Daniel Curewitz）堅持，地函的直接取樣與監測「將大為擴展我們對於自然的了解，並且開啟了嶄新的途徑來探索我們所居住的地球，認識它的自然、歷史與未來。」 （本文出自SA 200510）

為什麼這麼顯著的地震會沒有人發覺？事實上，就如上述的例子，震動並非地震發生的要素，奇勞亞火山事件正是「無聲地震」（silent earthquake）第一批具體記錄之一，這是直到最近幾年才被科學家確認的一種大規模地震。的確，要不是我在美國地質調查所夏威夷火山觀測站的同事，使用一種敏感儀器網絡去監測火山活動的話，我永遠不會發現這類型的地震。最後我注意到，奇勞亞火山南側有沿著地下斷層滑動10公分的現象，而且這個過程共耗費約36小時；這種速率對一個地震來說，簡直有如烏龜爬行。在一個典型的地震中，斷層兩側相對的滑動速率是以秒為單位來計的，這個過程足以產生震波，使地表搖晃、震動。

但是，既緩慢又安靜的地震並非不具威脅性。我和一同監測的夥伴很快就意識到奇勞亞火山的無聲地震，可能就是災難的預兆。要是相同體積的石塊和碎屑獲得了動量，並且選擇以巨大山崩的型式來發洩的話，這些石塊和碎屑便會脫離火山、快速衝入大海，結果將引發難以想像的災害。當崩解的土塊落入海中，激起高聳擎天的海嘯，整個環太平洋沿岸的城市便會遭受威脅。如同地質學家所聲稱的，此種「災難性邊坡崩坍」（catastrophic flank failure），會是全球火山島的潛在危機。

無預期的翻攪

值得慶幸的是，無聲地震的發現亦未嘗不是件好事兒。災難性邊坡崩坍發生的機率其實很低，而記錄無聲地震的儀器也使及早發出預警成為可能。新的證據指出，若是以可能引發無聲滑動的條件來考量的話，採用大膽的策略來因應邊坡崩坍則會較為合適。在一些未有邊坡崩坍問題的地區，也有無聲地震的發生。對於這些無聲地震的了解，能夠提供資訊，進而激發學者改進預測地震的方法。

無聲地震以及災難性邊坡崩坍的連帶關係，是在研究其他潛在天然災害時無意發現的。破壞性地震和火山在日本及美國西北環太平洋地區一直受到重視，因為這兩個地區的板塊正不斷隱沒到地球深部，形成「隱沒帶」。自1990年代初，地質學家就開始在這些區域和沿著活火山的邊坡上（如奇勞亞火山），部署了大範圍的全球定位系統（GPS）接收器，形成一個持續記錄的接收網路。從超過30顆導航衛星傳回的訊號，這些儀器會計算受監測區域任何時刻在地表的位置，最小可觀察到幾公釐之間的變化。

部署這些GPS接收器的科學家希望看到的，不只是板塊構造的地殼緩慢持續地移動，也想看到由地震或火山引起的相對快速運動。當儀器監測到與任何已知地震或火山活動無關的微小地表移動時，他們不免有些吃驚，而就在研究人員把地表移動的情形畫在地圖上後，他們發現它的型態與斷層活動的某道特徵相似極了！換句話說，一個已知斷層其中一側的所有GPS站，大體上都沿著相同方向移動了幾公分。若說這樣的型態是花了一年或更久的時間才形成的，其實並不令人訝異，因為科學家早就已經知道「斷層潛移」（fault creep）這種緩慢平穩的作用。然而，若位移的速率是一天幾公分的話，這個神秘事件便是以幾百倍的速率發生的。撇開速度快慢不談，這些無聲地震還賦予其他相對滑移事件不同的屬性，使它們與斷層潛移有所區隔：它們不是持續穩定的過程，而是個突發事件，來得快、去得快。

這種驟然開始的現象若是發生在火山島的側翼，就會讓人擔心發生災難性邊坡崩坍的可能性。大多數典型的地震是沿著斷層發生的，而斷層天生就安裝了「煞車裝置」：當斷層面兩側的陸塊擦撞而過時，一旦應力從兩者之間釋放出來，摩擦作用便會終止其運動；不過，假使重力變成了主要的驅動力，運動則會持續下去。最糟的情況是，一旦火山的側翼開使滑動，位在斷層上方的火山區域便極不穩定，因為重力會拖垮整座火山，直到它解體、成為海底的一堆碎屑。

要是熔岩不斷噴發而出，且累積的速度比侵蝕還快，像奇勞亞這樣火山的坡度便會越來越陡峭，最後勢必難以招架這樣的坍塌。奇勞亞火山發生無聲地震一事，暗示著火山的南側正在移動──或許，它正通往最終毀滅的道路。

現在，沿著斷層面的摩擦力扮演的角色就像手煞車，但在過去的許多例子中，重力都贏得了最後的勝利。長久以來，科學家透過聲納影像，目睹了古代崩坍的證據：在全世界火山島周圍的淺水區，都有巨大碎屑分佈，包括地中海的西班牙小島馬略卡和大西洋中的加納利群島。至於夏威夷群島，科學家發現在過去500萬年間，一共發生了25次獨立的坍塌事件，這在地質時間上充其量不過是一眨眼的光景。

在典型的地滑移運動中，其沖刷入海的物質體積，是1980年聖海倫火山爆發所噴出體積的100倍，如此驚人的量是足以引發巨大海嘯的。比方說，在夏威夷的拉奈島，地質學家就發現海浪作用的證據，其中包括了在海拔325公尺的山丘上大量的海洋貝類碎片。夏威夷大學瑪諾亞校區的麥墨瑞（Gary M. McMurtry）和他的同事推斷，這些貝類會出現在這麼高的地方，應該是隨著海嘯沖刷到小島上，而沿著部份夏威夷島的海岸線，海嘯的高度可能高達300公尺；反觀現代所記錄到的海嘯，大部份的規模只有前者的十分之一而已。

為最壞的情況做打算