研習紀錄
原來加熱兩顆鑽石之間那個髮絲一般大小的空隙，就是通往地心之旅的起點！
地函組成礦物種類的回顧
主講的謝文斌教授，先為我們回顧了從1970年代開始，高溫高壓的礦物學實驗就不停嘗試、檢測礦物在不同溫度壓力狀況下的結晶構造改變，對應不同深度地震波速度快慢變化的觀測結果。在每個地震波速度突然變化的深度，大多都可以得到高溫高壓實驗室中礦物相變化的證據支持。
其中有個有趣的礦物相，perovskite，被認為是構成下部地函的礦物結構。就體積來說，這種礦物可以說是整個地球裡面含量最多的礦物。但perovskite其實是另一種礦物，由鈣、鈦和矽酸鹽所組成的鈣鈦礦，和下部地函為鎂、鐵和矽酸鹽的成分並不相同。若是要為下部地函的礦物另外命名，又必須找到「自然」形成的這種礦物才行，因此下部地函的礦物名稱就一直使用perovskite的名字。
直到2014年從一顆落到地球上的隕石中，因為隕石落地時巨大衝擊力量所造成的高溫高壓環境，隕石內部原本的橄欖石真的「自然」形成了和下部地函一樣的成分和結晶構造。於是下部地函的礦物終於被單獨命名為bridgmanite，地球上含量最多的礦物才終於有了自己專屬的名字。
Bridgmanite的基本介紹：https://www.mindat.org/min-45900.html
隕石中發現bridgmanite的論文及報導（https://goo.gl/bK6f2J）：
Tschauner, O., Ma, C., Beckett, J.R., Prescher, C., Prakapenka, V.B., Rossman, G.R. (2014) Discovery of bridgmanite, the most abundant mineral in Earth, in a shocked meteorite. Science 346, 1110-1112. doi:10.1126/science.1259369
Sharp, T. (2014). Bridgmanite—named at last. Science, 346(6213), 1057-1058.
所以像wadsleyite和ringwoodite也曾經在隕石裡面，或是在被隕石砸到地表上的橄欖石裡面發現。
高溫高壓實驗技術的回顧
在第二部分，謝教授對高溫高壓實驗技術演進的回顧中，提到一個最基本的概念就是，目前高溫高壓實驗大致已經可以完全模擬地球內部的溫度和壓力大小。
謝教授帶了一個壓克力製作的鑽石砧模型給大家實際碰觸，認識鑽石砧的構造。
就高壓技術的演進來說，鑽石砧的技術目前已經可以達到500GPa以上的壓力，超過地球核心360GPa的壓力。鑽石砧中央的平台大約200μm大小，平台周圍會以金屬片包圍以固定標本。為了讓標本可以承受來自四面八方均勻的壓力，會在平台中加入流體的傳壓介質，例如乙醇加水、油，或是高壓實驗時會加入氦氣或氖氣。平台上另外會放置一顆紅寶石(ruby)，藉由測量紅寶石所放射出的螢光或拉曼光譜，可以對應目前壓力的大小。
以高溫的技術來說，電阻加熱技術（類似把鑽石砧放入烤箱）可以達到1500℃左右的溫度。更高的溫度則倚賴雷射加熱，將雷射聚焦在微小的表面之上，可以達到超過5000℃以上的溫度，甚至是地球核心的溫度。但是溫度越高的實驗，目前也還有很多不穩定的因素會影響實驗結果。在進行高溫實驗時，傳壓介質會採用透明且不易導熱的材質，例如食鹽。
在高溫高壓實驗時的探測工具，會以X光繞射來探測礦物的結晶結構、以X光發射光譜來探測電子組態、以拉曼光譜來判斷物質種類與分子結構、以布里安 光譜（Brillouin spectroscopy）來測量震波速度（這個方法需要好好找資料來念一下）。
大壓力機具有較大的樣本平台（大約mm等級），可以觀察礦物不同晶面的特性，但是相對可施加的壓力大小範圍就較小。
這應該是我們第一次接觸到高溫高壓實驗工作的內容細節，雖然受限於時間，教授無法一一詳細解釋實驗方法，但是教授還是盡力讓我們可以對這些實驗方法具備一些基本概念，也給了我們不少重要的「關鍵字」，讓我們可以更進一步查詢到相關研究方法的細節，是開啟我們視野很重要的介紹。
水與礦物熱傳導係數的研究
第三部分謝教授介紹他的研究工作，除了這次指定閱讀的論文以外，教授其實對於「水」的研究，以及對於「熱傳導係數測量」的研究工作有相當多成就，包括在高溫高壓環境下對礦物熱傳導係數的測量方式，也是由他所開發並建立的。
關於「水」在不同溫度壓力下的結晶變化，是對於太陽系其他天體上含水物質研究的一個重要方向。包括水中混合甲醇或甲烷之後的結晶特性，都是未來行星地質研究的一個有趣議題。
即使是地球內部的地函物質，究竟是否含水？含水多或少？迄今都還有非常多的爭議。謝教授介紹在2014年的一篇研究論文（Pearson et al., 2014）中，一顆來自地函過渡帶的鑽石，裡面包含了一顆含水的ringwoodited礦物。以這顆礦物的含水量來推算，地函中的含水量大約相當於好幾倍的地表海洋水量，相當驚人。
Pearson, D. G., Brenker, F. E., Nestola, F., McNeill, J., Nasdala, L., Hutchison, M. T., … & Vekemans, B. (2014). Hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond. Nature, 507(7491), 221-224.（https://goo.gl/ZEEKyw）
謝教授介紹他測量含水礦物在高壓實驗下的研究結果，顯示隱沒板塊如果含水，熱傳導係數會下降很多，導致隱沒板塊內部可以持續維持低溫，進而影響礦物相改變的深度、地函內部的動力、深層地震的發生等等，還有相當多有趣的應用在等待驗證。
尾聲
不知不覺之間，三個小時的研習時間就過了！
從謝教授的演講中，我們獲得高溫高壓技術在礦物學研究上的應用，以及我們對地球內部物質特性認知的回顧。更重要的是，我們還同時接觸到更多有趣的議題，像是太陽系天體的結晶特質、地球內部的水、以及更多高溫高壓實驗研究可能的發展與未來，是一場非常非常有趣又有內容的演講。
很抱歉因為最後的時間不夠，無法讓各位老師提問。非常歡迎大家在10/28中研院院區開放日拜訪地球所高溫高壓實驗室，時間是下午一點到四點，相信會有更多有趣的內容等著大家！
最後再一次謝謝教授精彩的演講、科博館同仁的辛苦、以及各位老師在滂沱大雨之下的熱情參與。也歡迎大家繼續參與我們未來的研習活動～
相關記錄檔案
研習錄影：https://goo.gl/FPmxfC
研習錄音：https://goo.gl/om9q8P
研習照片：https://goo.gl/riqfCc
電腦簡報：https://goo.gl/3M95kF