古老樹木年輪中的碳同位素急遽升高，讓科學家發現在西元前774至775年曾有大量的帶電粒子襲擊地球！現在一組物理學家團隊懷疑，罪魁禍首就 是我們的太陽！他們的研究結果即將刊載在《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）上。
太陽平常就會噴出帶電粒子，稱為日冕質量拋射（coronal mass ejections），但卻很少襲擊地球或是造成傷害。理論上，太陽的爆發威力足夠強大，可以解釋年輪中所觀察到的現象，科學家估計這次太陽爆發的威力， 比造成1989年魁北克大停電的事件還要強大70倍，更比1859年癱瘓北美及歐洲電報系統的太陽爆發事件大上20倍。許多遠處類似太陽的恆星也曾經產生 如此大的噴發，因此我們的太陽威力應該也是不容小覷。不過，科學家表示，這樣的爆發還是無法造成大量生物滅絕的事件。
資料來源：Solar Blast Suspected in Tree Ring Mystery. SciencNow [14 March 2013]
轉載自網路天文館
作為我們宇宙中的鄰居，以及夜空中最明亮的一盞燈，月亮自古以來便讓人類心生著迷。古人望向滿月的同時，想起了遠方的至親；天文學家望向滿月時，心中卻出現了另外一個問題：「月亮為什麼在那裡？」
月球作為繞地球運轉的衛星，並不是和太陽系的其他行星一同形成。目前最受歡迎的月球起源說是所謂的「大碰撞」（The Giant Impact）。今年八月，在中秋節即將到臨之際，科學家在月球隕石中找到了來自地球內部的原生惰性氣體，為大碰撞事件的始末提供了全新的線索。
大碰撞學說認為月球是地球遭到撞擊的產物。
一顆與火星差不多大的天體和古代地球斜向碰撞，把地球撞得團團轉的同時，撞擊產生的巨大能量也將大量地殼與地函物質融化、蒸發、向外噴出。這些殘骸碎屑繞著地球高速旋轉，形成一個甜甜圈狀的雲狀區域。月亮便是由這團高溫物質互相吸引聚集而成。
聽起來或許十分異想天開，但這個猜想可是經歷了許多實證考驗。
首先，一個最簡單的觀察是：現今月球公轉的和地球自轉方向一致。這是擦撞過程中「甩」出去的殘骸形成月球會有的現象。據我們所知，月球的公轉方向和轉速自形成後，便沒有太大改變。大碰撞學說通過了第一關！
在化學成分方面，同位素比例提供了有力的證據。同位素比例是指某種元素的同位素（例如氧元素可以分為氧 16、氧 17、氧 18）在物質中各占多少比例。這些同位素形成穩定的化合物後便不會變動，因此成為科學家追本溯源的重要工具。
也因此在天體地質研究中，地層中的同位素比例是每顆星體獨一無二的指紋，太陽系中每顆星體都有相當不同的氧同位素比例。不過，科學家在二十世紀初期，檢驗了阿波羅十三號帶回的月球岩石樣本。其中，氧同位素比例竟然和地球一模一樣，強力暗示了月球物質和地球有著神聖不可分割的淵源。
除此之外，許多地質證據顯示月球在形成初期，表面是高溫的熔融態，符合大碰撞的說法。類似的撞擊事件也曾經在其他星系被觀測到。
如今，月球物質是來自古代地球這件事已被廣為接受，但詳細的形成過程究竟是如何，仍持續隨著觀測證據的增加而不斷地修正討論。目前的一個疑點是揮發性物質的存在。
大碰撞時的高溫理應讓大部分的揮發性物質（例如水和二氧化碳）揮發殆盡，但在月球深處的原始岩層中找到的水樣本，和地球地函中的水有同樣的氫同位素指紋，表示這些水或許是「原生」的，在撞擊形成時便一直留存至今，而不是來自外部的隕石。
要研究揮發性物質的源頭，氦或氖這類的惰性氣體的同位素指紋，便是重要的追蹤工具，可惜我們一直未能在月球礦物中找到惰性氣體。由於月球大氣層十分稀薄，外來的小行星以及富含氫氦原子的太陽風持續轟炸月球表面。想對原生惰性氣體進行研究，還得先排除這些外來汙染的可能。
蘇黎世聯邦理工學院的 Patrizia Will 所帶領的研究團隊，以南極拾獲的六個月球隕石作為研究對象。這六顆隕石皆為玄武岩材質；也就是說，它們是由月球內部的岩漿快速凝結而成。形成後，它們受到更上層的岩層保護，免於宇宙射線和太陽風的高能輻射。這六塊岩石很可能是在某次大型隕石撞擊中，才從月球的岩漿流中被撞擊而出，並在漫長的旅途後抵達地球。
要取得隕石的同位素指紋資訊，需要用到質譜儀。這份研究使用的質譜儀靈敏度極高。實驗室人員曾經為了防止外界振動干擾，將它懸掛在天花板上，並為它取名為「Tom Dooley」。Tom Dooley 是美國內戰時期民謠中因謀殺被判處絞刑的人物。
儘管取名的來由十分詭譎，但是這座 Tom Dooley 質譜儀威力十足。它是世界上唯一能夠測量如此微量惰性氣體的儀器，也曾負責分析地球上最古老的物質——高齡七十億年的默奇森隕石（Murchison meteorite）。
研究團隊將隕石中的黑色玻璃微粒用 Tom Dooley 進行分析，嘗試找出當中各種同位素的比例。它們在玻璃微粒中發現了存量遠高於預期的氦和氖。從岩石的形成歷史以及同位素特徵中，他們排除了太陽風或小行星汙染的可能，而氖同位素的比例則和地球地函的深處不謀而合。
這些證據表示這些惰性氣體是直接來自地球的地函。這是首次在月球內部礦物中發現地球原生的惰性氣體，研究結果發表在 Science Advances 期刊中。
這次的發現為大碰撞學說再添一筆證據。往後的研究將繼續挑戰較難測量的氪和氙元素，以及其他容易揮發的鹵素元素等等，藉此追蹤揮發性物質在月球形成的歷史中，究竟是如何存活下來。
新颱風生成後，大家最關心的就是颱風的路徑、帶來的風雨大不大，以及——到底放不放颱風假？要能預測和評估颱風的走向影響，可靠的氣象觀測資料是不可或缺的。這就不得不提，在我們頭頂上認真執行觀測任務的人造衛星，以及它們身懷測知氣象變化的絕技！
過去福爾摩沙衛星三號（福三）執勤十年，為全世界多個氣象中心與研究單位提供無以計數的資料，可謂台灣在國際氣象上的外交大使，於減少天氣預報誤差的貢獻度上，更曾被評為全球前五。福三榮退後，接棒的福爾摩沙衛星七號（福七）也在今年二月完成任務軌道的全部部署。福三和福七都不只有一枚衛星，而是由各 6 枚衛星組成的衛星星系（constellation）。每一枚衛星就像在不同位置巡守、收集氣象情報並互相通報的將士，使得觀測範圍可以覆蓋地球各個區域，提供即時而完整的三維觀測數據。
但福七與行經南北極的「繞極衛星」福三不同的是，它在南北緯 50 度間軌道繞行，主攻台灣、赤道與中低緯度颱風盛行區的觀測。因此福七可以提供密集度更高、更多的溫度、壓力、水氣等氣象資料。國家太空中心推估，它可提升氣象預報準度 10% ——以颱風為例，可以讓 72 小時的路徑誤差改善 10%，協助我們更精準地評估氣象變化與預防災害。
每日可提供 4000 點大氣垂直剖線資料、大幅提升全球氣象預報準確度的福七，究竟是怎麽辦到的？答案就是掩星技術 (Radio Occultation) 。
在天文學上，「掩星」指的是一個天體，在另一個天體與觀測者之間通過，產生的遮蔽現象。但英文中的「Occultation」，也可以指前景中的物體，阻擋遮蔽背景中任何物體的情形。而所謂的「掩星技術」，就是利用電磁波訊號在經過大氣層時，會因穿透不同溫度、壓力或濕度的空氣層，被「遮蔽」而產生轉向、變慢、減弱等的特性，來反演出地球上空之溫度、氣壓和濕度。
衛星與衛星之間，本來因為地球的阻隔看不到彼此，但可以接受來自彼此的電磁波訊號。福七的主要酬載儀器——全球衛星導航系統無線電訊號接收儀」（TGRS），可以接受美國全球定位系統（GPS） 和俄羅斯全球導航衛星系統（GLONASS）全球定位衛星通過大氣與電離層的折射訊號。接著，通過計算電波訊號的偏折程度，就可以反演出大氣與電離層中的溫度、水氣、壓力、電子密度等數據。
掩星技術在 1995 年才開始投入應用，而從 2006 年的福三，到如今福七計劃中積累的研究經驗，使台灣成為這項新穎技術領域的佼佼者。掩星技術所得到的資料具備高準確度和解析度，也擁有不需要大量接收訊號的衛星，就可以得到大範圍數據、降低成本的優勢，不僅可以用作氣象預報，更能幫助我們監控和增進對氣候變遷的瞭解。
另一方面，除了改善觀測一般氣象資料如溫度、濕度、大氣壓力等參數的準確度，在氣象觀測中新增測定不一樣的參數——如大氣水分子的同位素，也可以讓我們的天氣預報更精準！
過去礙於資料的取得有限，同位素分析在氣象觀測與預報中常被忽略。但近年來人造衛星技術的發展，為氣象科學推開新的一扇窗。來自歐洲太空總署、搭載光譜分析儀的衛星 IASI ( Infrared Atmospheric Sounding Interferometer )，讓東京大學的研究團隊，可以利用其所搜集到的大氣水氣資訊，在氣象預報的模型中，第一次嘗試納入同位素資訊的考量來做分析。
我們都知道，擁有相同質子數、不同中子數的氫與氧元素之同位素，會讓個別水分子的重量變得更重或輕一些。水分子同位素對氣相和液相轉換相當敏感，與一般的水分子 H2O 相比，較重的水分子如 H2HO 或H218O 會更傾向於凝結成水珠，或更難蒸發。因此蒸發與降雨過程等大氣運動，便會影響不同同位素水氣分子的分佈。追蹤它們的行跡，能增進我們對氣象系統的瞭解。
研究團隊以 2013 年在日本發生的低壓事件作為參照，發現納入同位素的數據之後，氣象模型能更好地模擬這次事件的整體氣壓情形。而在全球的尺度，尤其是中緯度及北半球地區，融合同位素資訊後，氣象預報如氣溫及濕度預測的準確度，也都有所提高。雖然這只是初步的探究，但科學家期許，未來進一步完善氣象觀測衛星對同位素資料的收集，能使人類更往精準氣象預測的目標邁進。
人造衛星就像是科學家的千里眼，能觀測千里之外的風雲變化。發展衛星技術，不僅能讓我們更精準預測氣象，在全球化的現代，也能在國際上發揮「Taiwan Can Help」及互助的精神；各國對航太技術的投入與數據資源共享，更是科研工作與人類社會的一大福音。
水是我們賴以生存的重要物質，想必大家都對水的化學式 H2O 不陌生。不過從技術上來說，地球上的水並非都是由 H2O 組成。普通水 H2O 也稱為「輕水」，但除了輕水之外，自然界還有「重水」。近期有研究指出，雖然輕水和重水的外觀都是透明無色，但人可以分辨出重水的味道，因為它嚐起來有些許甜味[1]。
要說明「重水」之前，得先聊聊同位素。同位素是指同一種化學元素中，具有不同質量數的原子（質子數相同，但中子數不同）。
氫有三個同位素，分別是氕（元素符號 H）、氘（元素符號 D）和氚（元素符號 T）。氕是最常見的氫，由 1 個質子形成的原子核，周圍有 1 個電子包圍；氘是以 1 個質子和 1 個中子形成原子核，周圍覆著 1 個電子；氚則是 1 個質子和 2 個中子形成原子核，周圍覆蓋 1 個電子。
普通水由氕構成，就是最常見的 H2O。若由氘構成的水，化學式為 D2O。氘由於質量較氕重，讓 D2O 的質量也 H2O 重，因此 D2O 又被稱做重水。D2O 在化學性質上與 H2O 基本沒有差異，但氘也因質量較重，讓重水的物理性質如密度比正常水高約 10%，其凝固點和沸點也比正常水略高一點點[2]。另外比起正常水，D2O 的氫鍵註1較強一點點。
重水在自然界的含量是正常水的 6,400 分之一，因此人每天都會攝入微量的重水。少量的重水對我們的健康無害，但如果你想長期飲用純重水，可能就不是甚麼好主意了。
動物實驗顯示，當大鼠長期飲用純重水使體內的重水含量達到 50% 時，其細胞分裂會被抑制，這使得需要快速細胞增生的組織出現壞死，最終導致大鼠死亡。
重水在 1930 年代被發現後，就一直有個有趣的傳聞：重水和一般水味道不同，有些許甜味。而由以色列的兩位生化學家 Natalie Ben Abu 和 Philip E. Mason 所領導的研究團隊，就對這個傳聞展開探討。
研究團隊首先找來 28 位志願者，想了解他們是否能區分重水和普通水。研究人員將買來的商業重水純化後，給予受試者兩滴重水和一滴普通水（或者反過來），然後請他們分別以嗅覺和味覺來辨別這三滴水是否有異。
在嗅覺測試中，25 人中只有 9 人能辨識重水。但在味覺測試中，28 人中有 22 人能辨識出重水（受試者表示有淡淡的甜味）。而在塞住鼻子的味覺測試中，超過一半的人能辨識出重水，這顯示舌頭上的味覺受體確實能捕捉到重水的微妙甜味。接著研究人員發現，隨著普通水混入重水的比例增加，受試者品嘗到的「甜味」也會增加。另外，重水也能增加其他甘味劑如葡萄糖的甜味。
研究人員接著想了解，小鼠是否也能分辨重水。儘管小鼠喜歡喝糖水，但牠們飲用普通水和重水的量是一樣的。這顯示小鼠並不像人，能感知到重水產生的甜味。不過研究團隊表示不感意外，畢竟有些甘味劑如阿斯巴甜，人類可以嚐出甜味，但小鼠不能。
既然講到甜味，那得先簡單聊聊人類的味覺是怎麼產生的。
味覺是舌頭上的味蕾接受到食物的刺激後，將刺激轉換為神經訊號並傳至大腦所產生的一種感覺。味蕾是由味覺細胞、基底細胞和支持細胞組成。味覺細胞的頂端有許多纖毛，毛上則分布很多味覺受體。當特定的味覺受體與特定的分子結合後，味覺細胞會產生訊號，讓連接著味蕾的神經將此訊號傳至大腦，進而產生不同味覺。
目前研究發現，人類的甜味受體由兩種蛋白質共同形成，其中一種是 TAS1R2，另一種是 TAS1R3。能與甜味受體結合並讓味覺細胞產生訊號的物質，則被稱為甘味劑。
回到這篇研究，根據上面的結果，研究團隊推測重水可以刺激味覺細胞中的甜味受體，讓人嚐到甜味。
為了驗證這個想法，研究團隊設計出能表現甜味受體 TAS1R2／TAS1R3 的細胞，並觀察重水是否能刺激甜味受體。結果顯示重水確實能刺激 TAS1R2／TAS1R3。另外，加入甜味受體的抑制劑，也確實能封鎖重水對 TAS1R2／TAS1R3 所產生的刺激。這顯示重水確實能與甜味受體結合並刺激其產生訊號，讓人嚐到甜味。
研究團隊根據分子動力學模型，發現甜味受體和正常水與重水之間的相互作用有輕微的差異，而正是這個差異，讓重水能刺激甜味受體。研究團隊推測造成這種差異的原因在於，重水的氫鍵比普通水略強。不過他們也表示需要更深入的研究，才能確認重水之於甜味受體的結合部位和作用機制。
雖然我們現在知道重水也能產生甜味，但重水顯然不是實用的甘味劑。不過當我們更了解重水與甜味受體的作用後，或許能提供甜味分子更廣闊的可能，甚至能以此設計出新型的人工甘味劑！
最後，文章雖沒對超重水進行實驗（畢竟要純化超重水的成本極高！）。然而若重水的甜味真的是源於氫鍵較強，那麼超重水的氫鍵也比普通水強，或許也帶有淡淡的甜味。照這樣說，近期沸沸揚揚的福島核廢水，若經淨化後只帶有氚水（超重水），或許嚐來是甜的？不過我想，恐怕不會有人想嘗試吧～
windmill
鄭國威 Portnoy
stanley10305210
花豹
Cheng Kai Yuan
.png){kind=link}