聊聊科學人

旅日井探──吳泓昱

撰文/呂怡貞

聊聊科學人

旅日井探──吳泓昱

撰文/呂怡貞


 日本漫畫「航海王」深受許多動漫迷喜愛,主角魯夫一心尋找失落的海底寶藏,於是召募身懷絕技的各路夥伴,與他共同冒險犯難。現實中,漫畫情節竟與日本海洋研究開發機構(JAMSTEC)近年的研究目標和發展有幾分相似。該機構在沖繩外海執行礦床養殖鑽掘計畫(SIP),目標是在海槽中鑽探熱水井,經由熱水循環,海底岩層中的貴金屬或稀有元素會被帶到海床,未來就能加以搜集、應用。


而在JAMSTEC從事研究工作六年多的吳泓昱,是該機構延攬的人才之一,他是少數在這個日本大型研究機構工作的台灣地球物理學家,專門為該機構分析井測(logging)資料並協助鑽井工作。這樣的描述,對嗎?採訪時,吳泓昱笑說:「是沒錯,感謝你的溢美之詞,但我沒那麼了不起,會去日本是因為我博士班畢業後在台灣找不到適合的工作。」


闖蕩後才知能耐


吳泓昱在大學和研究所念的是土木工程。「高中時沒有太多考量,單純想念個『有用』的科系,念土木工程直覺想到日後可到處造橋鋪路,對社會有所貢獻。」然而在他念研究所時,台灣的大型工程建設已逐漸完成,工作不好找,他也猶豫成為現地工程師是自己想要的嗎?


退伍後,昔日大學管樂社夥伴詹忠翰(現為新加坡南洋理工大學研究員)告訴吳泓昱,中央大學地球科學系教授馬國鳳正緊鑼密鼓籌備「車籠埔深鑽計畫」,急缺助理。吳泓昱便跑去應徵,2003年進入馬國鳳的實驗室。「從玩混擬土變成玩石頭、從工程界進入學術界,有幸遇到馬老師,她對研究的熱忱和想法、對學生的教導,對我產生莫大影響。我的人生從那時開始改變。」


2004年吳泓昱跟著馬國鳳、中央大學地球科學系教授王乾盈等人展開這項大型鑽井計畫,他們在台中大坑斷層的可能位置深鑽兩口井,鑽穿了造成921地震的最新斷層帶,並藉由井測技術蒐集井的聲波反射、岩石密度、放射性同位素含量等物理特性,也在現地進行實驗、比較兩口井的資料,最終得知斷層的組成和應力場變化。其中吳泓昱負責執行的就是井測相關作業,他也運用這些分析資料,在2010年完成博士論文。


有車籠埔計畫這樣難得的經驗,習得一身「井測分析」本領的吳泓昱,畢業後想學以致用,但在車籠埔計畫結束後,台灣就沒有以科學鑽井為主的研究計畫。「當時我如果想在台灣工作,只能從石油公司去找。坦白說,在賣油的產業,鮮少有科學鑽井,自己應該也無用武之地。」年少時想對社會有所貢獻的初心,始終存在吳泓昱的內心深處。他還是想從事科研工作。既然國內沒有適合的學術職缺,到國外發展便成為日後職涯可能的選項。因為對吳泓昱來說,到國外生活並不陌生。


吳泓昱初次到海外研究,是馬國鳳建議他去德國地理科學研究中心短期進修,學習管理鑽井資料庫和岩心試樣註記,回來後便可應用於車籠埔計畫。但吳泓昱對自己的英文能力沒信心,馬國鳳為了讓他放心就開玩笑說,反正德國人的母語也不是英文。「結果人家德國人英文好的不得了。但我不能害怕用英文溝通,不然就什麼都學不到,而台灣不是只有馬老師在等我學會整套系統,是整個計畫上百名師生在背後看著我,等我回台灣告訴他們要做些什麼。」


之後,馬國鳳鼓勵他申請到美國史丹佛大學參與聖安地列斯斷層深鑽觀測計畫(SAFOD)。此計畫在加州中部山區鑽了深達4000公尺的井,並取岩心、做井測,推測斷層附近的應力狀況以了解大地震發生的機制。


吳泓昱猶記第一次到美國的夜晚。他開著車、載著妻子,迷路了,住宅區路上沒有半個人影,但他猶豫是否敲門問路,因為那陣子剛好發生有華人因語言不通與當地居民發生誤會而遭槍殺的事件。最後他還是硬著頭皮敲門,應門的是一位抱著嬰兒的婦人。「看到一位溫柔的媽媽,我整個人鬆了一口氣。」最後終於到了下榻的公寓,吳泓昱向台灣親友報平安。而馬國鳳只說:「你到啦,很好,表示你存活下來了。」


回憶起這些經歷、想到恩師給的震撼教育,吳泓昱哭笑不得又心懷感謝:「馬老師最喜歡把學生『丟出國』,那是我博士班時期壓力最大、也最有趣的事。她認為如果你在當地能夠生存下來,表示適應力夠好,就繼續把你送去別的地方,直到她認為你磨練夠了為止,這就是她的作風。她覺得台灣學生的程度並不差,應該要出去闖闖。」不時提供學習機會,敦促踏出舒適圈,如此鍛鍊出的學習精神,到哪裡都受用。


沒井測,猶如閉眼鑽井


有了出國研究的經驗,吳泓昱決定跨出台灣,把未來職涯瞄向海外。博士班畢業後他向兩家國外機構投履歷,其中一家就是JAMSTEC。JAMSTEC吸引吳泓昱之處在於擁有自己的大型研究船,以及多項具規模且令他感興趣的計畫。


恰巧,2010年亞洲大洋洲地球科學學會在台北舉辦年會,吳泓昱便央請JAMSTEC人員來台與會時也「順便」面試自己。這個看似「厚臉皮」的要求,是吳泓昱為自己抓緊機會。而對JAMSTEC來說,他們看中吳泓昱在車籠埔計畫和SAFOD的經驗,若延攬他,JAMSTEC大量的鑽井資料也有機會善加處理。JAMSTEC當時已累積四、五年的井測資料以及大量岩心樣本,需要有更多人進行分析,同時還有幾項新的計畫即將展開。


吳泓昱開玩笑說,自己在JAMSTEC的工作,有部份像在做資源回收。很多井測資料淹沒在龐大資料庫中,他的第一項工作就是從第一口井的資料重新審視,推敲可能的科學成果。他記得面試時,JAMSTEC的主任科學家問:「如果你一直沒拿到新的井測資料怎麼辦?」吳泓昱回答:「我原本就打算好好管理既有資料,並從中思考有什麼樣的分析可以做,看別人沒看到的、想別人沒想到的。」這樣的想法與JAMSTEC不謀而合,吳泓昱正式進入JAMSTEC,成為一名旅日「井探」,探尋具科研價值或開發潛力的明日之井。


SIP計畫是JAMSTEC近年的重點發展之一,自2014年,第一期計畫便針對沖繩海槽中可能的熱水儲存層直接進行鑽井,但完全沒有做井測。吳泓昱表示:「其實這對於後續的研究與計畫發展是不利的,因為鑽完只知道哪幾口井有熱水,但有多少熱水?附近應力場狀況如何?是否穩定?底下是否有斷層?一律不知,就像閉著眼睛去鑽井、憑運氣獲得結果。簡單來說,沒有井測就無法了解那個區域和那口井的特性和物理狀態。」


之後JAMSTEC開始思考,要把每口鑽井最大利益化,首先必須對每口井有更深入的了解。如同車籠埔計畫和SAFOD的規劃,到了SIP第二期,JAMSTEC決定在鑽井時運用井測技術,並在每個站位或點位預計鑽二或三口井。在第一口井鑽到目標深度後取岩心,鑽井同時取得溫度、壓力、井壁影像等資料,推估該區的地溫系統及流動路徑,進而評估熱水礦床的成長速率。接著在第一口井旁邊數公尺處再鑽井,再度確定熱水礦床的深度,並且兩口井可隨時配合改變參數、進行現地實驗,例如改變鑽井速率、調整泥漿配比、鑽井時是否套管等,能夠更清楚該區的地質狀況。目前進入第三期計畫,評估第二期鑽井的礦床狀況是否值得商業化開發。


吳泓昱觀察到,日本媒體也很關注SIP計畫,甚至有報導宣稱2020年東京奧運將用從SIP計畫採收回來的貴金屬製作獎牌,或許這也是國家型計畫的另類行銷。


工程師和科學家,大家同在一條船


進入JAMSTEC,吳泓昱首度經歷以往科研工作沒有過的體驗,就是登上研究船執行海上鑽探作業。


一般想像「海上男兒」工作時的情形,可能會是在狂風暴雨、暗潮洶湧的海象中操作如大型怪獸般的探勘機具。但吳泓昱說實際上他們在船上大多數時間都待在實驗室,兩個人輪班24小時,值班時隨時注意螢幕、判讀資料,沒有值班時,抓緊所剩不多的時間撰寫論文。


對井測人員來說,最辛苦的莫過於一天平均只睡四個多小時,他們必須隨時待命配合鑽井進度。雖說事先都已規劃好時程,但計畫往往趕不上變化,何時鑽到預定深度?鑽到不同地質時井況會如何?可推測,但無法預期,端看該區地質、當時器械狀況、甚至與鑽井工程師的溝通。工程師都希望計畫能照原定時程進行,研究人員則時常在鑽井過程中調整各種參數以記錄地層反應及改變,此時吳泓昱曾是工程師、現為科學家的雙重身分便發揮作用,使他能理解兩者需求並進行溝通協調。


鑽探作業也常有突發狀況,鑽井過程中若參數改變,例如溫度上升、壓力改變、鑽進速度變慢,代表鑽井狀況異常嗎?鑽井「熊熊」冒黑煙,是否繼續鑽?還是在第一時間拉出鑽串?有足夠時間拉出嗎?還是壯士斷腕、直接捨棄該口井?井測和相關人員的判斷能力與彼此默契時時刻刻備受考驗。此外,比起陸上鑽井,水下情形更無法掌控,強勁海流襲來,儀器設備可能就此損壞,若不及時處理,人力物力的損耗難以估計。


再者,防範公安意外,海上比陸上有過之而無不及,「發生事情沒地方跑,大家的命真的都是同在一條船上。」因此,每月一次安全講習,每星期一次防災演習,演練實驗室起火、鍋爐室爆炸、發現爆裂物等狀況時該怎麼做,從科學家到船務人員,船上每人都要參加、每件事每個步驟都有標準作業流程,日本人謹慎認真的處事態度可見一斑。


培育人才是要務


吳泓昱一年中難得從北國回故里,近期受王乾盈的邀請,回台協助正在宜蘭執行的地熱井計畫。聊著這些在國外、在海上的經歷,吳泓昱顯得輕鬆,提及台灣鑽井作業和井測的發展,臉上則多了一份認真的神情。


他說,在他去日本之後,JAMSTEC每年都問他有沒有推薦的相關領域的台灣人,強調「像你一樣的博士後就好」。但如同馬國鳳說:「那就只有你一個人而已。」吳泓昱說,這不代表他有多麼優秀,而是顯示經驗的可貴,以及凸顯台灣在鑽井學術研究傳承的困境。


日本與台灣一樣,天然資源匱乏,鑽井所費不貲,但他們仍願意投資,進而推動產官學合作活絡、也帶動人才產出。放眼台灣,目前再生能源日受重視,也為台灣的鑽井和地球科學研究帶來一絲曙光。在車籠埔計畫後終於有大型的科學鑽井計畫,也就是現行的地熱井計畫,吳泓昱認為這是很好的開端,此外,目前學界對於台灣西南外海的甲烷水合物分佈有一定程度的了解,現在只差鑽井。


台灣若以廢除核電為未來能源使用的方向,就需要配合其他天然資源的探勘與開發以填補核電缺口。吳泓昱看好地熱井的發展,並強調:「開發要趁早,給科學家的時間越少,對於地熱儲存的推估結果越具不確定性,例如能否找到溫度夠高且水源充足的熱點鑽井、進而商轉,都需要很多地球物理探勘資料去評估,以降低鑽井風險、減少鑽探成本。」


當初吳泓昱去日本,甚至沒想過自己有機會回台灣參與鑽井研究,現在國內有計畫、有人才育成的機會,他樂見其成。而投身具發展前景、求才若渴的國外機構也有好處,習得的經驗有朝一日也能回饋自己的國家,甚至或許能因此促成兩國交流的機會。


生長在台灣這座猶如船形的小島上,不論是海外學人或國內研究人員,不論鑽研的是資源探勘或地震學,想的都是為航向台灣美好的未來而努力。啟航吧,各位夥伴!


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