高中地球科學課程中關於「地球內部組成物質」的組成成份與特性，過去都是以地震波作為主要的研究方法來描述，頂多搭配部份來自地函的補虜岩以及隕石成份當作佐證。但是這些研究方法並不足以描述地球內部組成物質的特性，也無法直接解釋地震波速度在部份深度的突然改變。這其中最被忽略的一個研究領域，就是高溫高壓的礦物學實驗。
要模擬地球內部的溫度與壓力條件，需要什模樣的設備器材與實驗設計，是我們一般高中老師都會覺得陌生的領域。而實驗過程中，要測量什麼樣的物理性質，以及該如何測量，那又是另外一套費盡心思的巧妙設計。例如早期測量高溫高壓下特定礦物對聲速的傳遞速度，可以推論礦物的彈性性質，用來驗證地震波速度在地球內部不同深度的改變。因此認識高溫高壓礦物學的實驗方法與應用，是我們理解這個研究領域的第一步。
經過多年的研究分析，目前高溫高壓的礦物學實驗，已經大致建立起整個地函在不同深度的礦物種類、物理特性以及元素組成比例，並且可以對應地震波的觀測結果（如下圖）。究竟這些研究結果是如何得到的，且讓我們一個一個來回顧這些發現的故事。而這些研究結果不僅提供礦物的物理性質作為未來電腦模擬時相關參數的重要資訊，對於地球內部很難直接觀測與推論的溫度結構，也可以透過實驗結果來互相驗證，更突顯多一種獨立研究方法的重要性與價值。
近年來，研究學者藉由測量礦物在高溫高壓條件下熱傳導係數的變化，連結隱沒板塊的礦物組成及導熱條件，分析板塊隱沒過程的溫度變化，以及對周遭地函溫度結構的影響，讓地球物理領域在對地球內部狀態的電腦模擬研究中，獲得更多關於溫度、重力、浮力等相關物理性質，也讓我們可以更進一步認識真實的地球。
未來，還有多少地球內部的故事會從高溫高壓的實驗室裡面誕生呢？值得我們繼續關注與探究。
講者簡介
謝文斌研究員任職於中央研究院地球科學研究所，是以物理的專長進入高溫高壓礦物學實驗。他擅長以極端環境（高溫高壓）來進行礦物實驗，設計並量測礦物不同的物理性質參數，進行地球內部組成與地球動力等相關研究。謝文斌研究員目前在高壓礦物物理的研究上，主要著重於地球材料的熱傳導係數、聲速、分子振動光譜及高壓相變等物理性質的探討。
論文討論
Chang, Y. Y., Hsieh, W. P., Tan, E., & Chen, J. (2017). Hydration-reduced lattice thermal conductivity of olivine in Earth’s upper mantle. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(16), 4078-4081.（https://goo.gl/4gByYr）中文導讀：https://goo.gl/FnfB5y
延伸閱讀：
地心之旅（中文）https://goo.gl/WVSmpi
Shen, G., & Mao, H. K. (2016). High-pressure studies with x-rays using diamond anvil cells. Reports on Progress in Physics, 80(1), 016101.（https://goo.gl/saFZdE）
上面是一篇關於高溫高壓實驗技術演進的回顧文章，建議閱讀黃色標記的第一、二章即可。
Christensen, U. (1995). Effects of phase transitions on mantle convection. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 23(1), 65-87.（https://goo.gl/snrosZ）
研習記錄：
http://mynotes.org/earth/?p=6305&page=2
對應課綱（十二年國教課綱草案）：
EFa-Vc-1由地震波可以協助了解固體地球具有不同性質的分層。
EFa-Vc-2固體地球各分層之化學組成與物理狀態不同。
EIa-Vc-1科學家曾經提出大陸漂移、海底擴張和板塊構造等主要學說，來解釋變動中的固體地球。
EIa-Vc-2板塊邊界可分為聚合、張裂和錯動三大類型。
EIa-Vc-3板塊邊界有各種不同的地質作用與岩漿活動。
EIa-Vc-4由地質構造與震源分佈等特徵，可推論台灣位於聚合型板塊邊界。