文：楊泰興

「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第四屆得主——馬國鳳，畢業於中央大學地球物理學系，取得台大海洋研究所碩士學位之後，在中央研究院地球科學研究所擔任助理研究員一年，一九八八年前往美國加州理工學院地球與行星科學系深造，於一九九三年取得博士學位，同年返國服務，任教於中央大學地球物理研究所，擔任副教授，一九九九年升等為教授。她是國際知名的地震學家，專門研究地震物理學，探討地震形成、破裂、結束的過程。

一九九九年九月二十一日凌晨一時四十七分，全台一陣劇烈搖晃，台灣的胸口在天搖地動中被撕裂；起源於中部車籠埔斷層錯動，芮氏規模七．三的地震，造成全台兩千四百一十五人死亡、二十九人失蹤，上萬人受傷、五萬多間房屋全倒，這是台灣戰後最嚴重的地震，史稱「九二一大地震」。

民眾憂心忡忡，不禁問：台灣為何會有這樣的巨震？何時還會再發生？這一連串問題，同樣讓世界地震專家高度關注，紛紛搶進研究。

在尋找這些攸關台灣民生、重大急迫答案的研究中，台灣並沒有缺席，並做出了重大貢獻。其中，領軍的是一位不讓鬚眉的女科學家：中央大學地球科學系教授馬國鳳。

二○○四年，馬國鳳參與並主持「台灣車籠埔斷層深井鑽探計畫」，透過台、美、日、德四國學者跨國際合作研究，鑽取斷層帶的岩芯試樣，探究九二一大地震的成因和生成機制，她的成果成功發表在《自然》（Nature）期刊上。幸運加上努力，他們取得了傲人的成績，對九二一地震的成因假設，透過取得的斷層岩芯均獲得驗證，詳細描繪出這場災難的全貌。

馬國鳳說：「這些理論以前只能透過數學物理計算來驗證，沒有人真正把那塊石頭拿出來看看是什麼樣子，而這次斷層鑽探，真正檢證了這些理論。」

發現新地震成因：地下水

透過鑽取的岩芯內容，團隊發現到，「滑移帶的厚度」是了解地震能量的重要參數，而厚度則影響了能量的釋放。這是世界首次觀測到大型地震的斷層滑移帶的厚度，同時也成功量化算出地震時的破碎能及熱能。

另外，「主要滑移帶」也看出了每一層紋路平穩類似，顯示地震的行為不斷重複，驗證了相似性質的地震會重複發生的假說。也就是說，九二一地震這樣形式的大地震，在車籠埔斷層地區將會再度發生。不過，令人鬆一口氣的是，雖然十二公分厚的滑移帶至少滑過三十三次，代表發生過三十三次地震，但推估起來，大概要到四百年後才會有機會再發生。

跨國合作中的在地研究優勢，讓馬國鳳團隊搶占先機；她卓越的整合能力，讓四國團隊發揮最大戰力，迅速繳出亮眼成績。二○一二年，馬國鳳發表在《科學》（Science）雜誌的文章，更是真功夫的理論突破，更證實她的成功沒有任何僥倖。

這第二篇登上一流期刊的論文，成功改寫了地震的基本理論。馬國鳳訓練出的博士生林彥宇，秉持著她要求的科學信念：「要看別人看不到的東西」，因而捨棄機器判讀訊號，長達一年時間裡，透過肉眼天天研讀放在車籠埔斷層的井下探測儀訊號，發現到長期存在著「只有P波（上下動），沒有S波（左右動，也可以理解成第二波）」的特殊訊號，訊號雖微小，但十分奇特。這種微小到一般學者會忽略、機器會濾去的訊號，在馬國鳳的眼裡卻看出不一樣的風景，成為她改寫地震理論的契機。

一般說來，地震形成的原因，包括：斷層錯動、火山活動、岩溶塌陷、隕石撞擊、地函物質相變化，以及地下核爆及其他人為因素，其中以斷層錯動為最主要的原因。但是，馬國鳳證實了一個新原因假說：

「其實地下水水壓引發爆裂，也會引發微地震。」

這樣的假設，過去理論界也有很多，但都苦無證據。馬國鳳根據一年來的數據發現，這些極微小地震的震源，全都在車籠埔斷層面下方，大部分都位於深度一千三百至一千八百公尺處，那裡含有豐富的地下水，且具有高滲透性的桂竹林層（以砂岩與頁岩為主）。

馬國鳳推論，當年車籠埔斷層錯動時，巨大作用力把斷層面磨成極細的不透水斷層泥，造成地下水無法向上，只能繼續累積在下方，液壓不斷增加，最後將積水區周圍的岩石「瞬間撐裂」出二至五公分的裂縫（人造地震的特色是單一點引發，P波遠大於S波，岩石爆裂也會造成類似S波甚微的效果），才引發了微地震。

這項有理有據的創新結果，成功改變了地震學的根本理論，成果發表在二○一二年七月二十七日的《科學》雜誌，該類型地震由馬國鳳命名為「均向地震」（Isotropic Events）。

難以想像的是，做出這些精彩學術研究的馬國鳳，另一個身分是兩個女兒的單親媽媽。不同於其他科學家常廢寢忘食，晚上還常流連實驗室長期抗戰，她的學生透露，老師下班時間一到一定準時回家，因為要做飯給兩個小孩吃。

咬緊牙關兼顧學業與家庭

什麼時間該做什麼事情，一切都要有效率、充分利用，這是馬國鳳的長處。儘管這樣拚命工作，也常「把自己逼到牆角，瀕臨崩潰」，但反而因此激盪出驚人的爆發力，成就斐然。

跟其他同年齡的女性比起來，五十二年次的馬國鳳，算早婚生子。中央大學地球物理系、台大碩士畢業後，申請到美國加州理工學院地球與行星科學系博士班，與當時先生聯袂出國唸博士時，接連生了兩個女兒，一邊照顧女兒，一邊完成學業。博士資格考時，還抱著女兒去參加口試達三小時，進場時只能把嬰孩交給同學抱著。

資格考完後三個月，馬國鳳開始帶著女兒跑研討會，小孩才三、四個月大。幸好主辦單位理解，讓她抱著小孩坐在最後排，小孩一哭，她就抱出去。輪到她報告時，小孩交給老美同學先抱著，每個經過的人都很疑惑，「為什麼一個老美抱一個華人小孩？」

從這裡就可以看出馬國鳳不服輸，打死不退的韌性。

已有兩篇論文名列第一流的期刊《自然》與《科學》，馬國鳳自認對學術已有交代；現在手頭上最燙手的任務，是推動台灣地震模型計畫（Taiwan Earthquake Model），目前已加入全球地震模型組織（Global Earthquake Model）這個聯合國世界地震組織的會員。推動這個計畫，需要國家科學委員會跟許多學者支持，處理很多行政事務，相當繁重。

「回到家時我常想，自己沒事找事做！孩子也大了，可以悠閒過生活了，幹嘛去提地震模型計畫啊？」馬國鳳苦笑。

但話鋒一轉，樂觀主義者馬國鳳又彷彿看到陽光，希望台灣走出去的使命感，深深影響了她，「台灣這方面的經驗，是值得全世界學習的。再者，我希望透過模型計畫，整合台灣地質、地震、工程設計。這些領域過去各自為政，但是現在能建立共識，這讓我很感動。」

說著說著，馬國鳳又拋出一個夢想：「我也希望可以做個有關地震的『稗官野史』。例如：一九○六年的梅山地震，女性死亡比男性多，就是因為女性裹小腳，相關資料如果整理得齊全，也許能出書，哈哈！」講到高興處，笑容燦爛的馬國鳳又手舞足蹈起來。

看來，馬國鳳即便有一天沒在科研最前線，恐怕也沒有閒下來的時候。

引自 https://www.thenewslens.com/feature/thefemalescientists/66817