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讓世人為之驚艷的C/2011 W3(Lovejoy)彗星

臺北天文館_96
・2012/01/21 ・2053字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

只不過是石頭和冰雪的組合體,有何稀奇?不同的是,這個石頭和冰雪的組合體在太空奔馳,朝著太陽靠近時,蹦放的明亮光芒與驚人的尾巴,讓世人為之驚艷。這,就是2011年12月中下旬,C/2011 W3(Lovejoy)彗星帶來的感受。

右圖是吳文欽先生於12月下旬至澳洲為2012年11月的澳洲日全食探路旅程中,所拍攝的影像,可見到在美麗的樹木剪影下,彗尾幾乎與銀河平行的Lovejoy彗星,鄰近彗星尾端兩顆亮星分別是半人馬座的南門二(下)和馬腹一(上),再往上一點的是銀河中著名的南十字星座和煤袋星雲,繼續沿著銀河向上所見的粉紅色塊就是大名鼎鼎的船底星雲。而畫面右方還可見到如同兩片白雲般的大麥哲倫星系與小麥哲倫星系這兩個銀河系最大的衛星星系。感謝吳文欽先生提供影像給大家欣賞,本影像著作權為吳文欽先生所有。

這顆在2011年11月底才由業餘天文學家Terry Lovejoy發現的彗星,發現本身就已帶著傳奇性質—是SOHO太陽觀測衛星升空16年來,第一顆打敗各家太空觀測衛星及地面各巡天望遠鏡,由業餘天文學家直接在他家後院天文臺觀測到的克魯茲族掠日彗星(Kreutz sungrazers)。掠日彗星並不是新鮮事,事實上,SOHO太陽觀測衛星(Solar and Heliospheric Observatory)每幾天就會發現一顆掠日彗星往太陽衝去,並被蒸發掉。這些克魯茲族掠日彗星可能是數百年前一顆大彗星分裂後的碎核,典型的碎核僅約10公尺大小而已。彗星專家判斷這顆彗星的直徑約200公尺,雖然幾乎一面倒的認為這顆彗星應該活不過近日點,不過已經是近年來比較大的掠日彗星了,因此積極動用各式儀器研究這顆彗星的性質。(詳細發現資料請參見天文新知2011-12-03 觀測通知:可能為近年來最亮的掠日彗星C/2011 W3(Lovejoy)

不過,這次,彗星專家們可栽了個大觔斗:當這顆彗星在12/16以距離太陽表面僅120,000公里的距離通過軌道近日點時,最亮亮度達-4等以上,在SOHO、SDO(Solar Dynamics Observatory)、美國的STEREO A與B、日本Hinode和歐洲Proba2微衛星等太陽觀測衛星的密切監測下,看到的不是Lovejoy彗星香消玉殞的結局,卻是發現這顆彗星出現驚人的景象:在通過近日點之前,鬼魅般的彗星衝進太陽大氣層時,彗尾出現了迄今仍無解的等時線(synchrone)現象,而且以類似蝌蚪游動的模樣隨彗核前進;過近日點瞬間,彗核不但完好無缺的存活下來,而且在經過近日點的那短暫時間內,彗核和彗尾分離,彗核繞過近日點後持續沿著原本的橢圓軌道前進,分離後的彗尾卻幾乎是慣性地朝切線方向衝出去(見下方影片);更驚人的是,才通過近日點沒幾個小時,又長出新彗尾,而且迅速增長,比過近日點之前更亮、更長,從地球南半球便可輕易見到約30~40度的彗尾沿著銀河展開,像是出現雙銀河的景觀(如頁首吳文欽先生的影像)。

C/2011 W3(Lovejoy)過近日點後約10天內,彗星專家們只能用「傻眼」、「震驚」、「跌破眼鏡」來形容他們的心情,全球天文愛好者也無不為之嘩然:北半球看不到這顆彗星的觀測者捶胸頓足(包括小編),看著網路上別人分享的影像心碎不已;南半球的觀測者則出動各式器材,拍到笑呵呵。國際太空站(International Space Station,ISS)的太空人們也親眼目睹這顆彗星並將之拍攝下來;三不五時就可在太空中見到極光、沒有光害的星空等景象的ISS指揮官Dan Burbank甚至說:Lovejoy彗星是他在太空中看過最令人驚奇的景象。

其他推薦之Lovejoy彗星影像欣賞:

  1. http://spaceweather.com/comets/gallery_lovejoy_page1.htm
  2. http://www.aerith.net/comet/catalog/2011W3/pictures.html
  3. http://sdo.gsfc.nasa.gov/data/lovejoy.php
  4. http://sohowww.nascom.nasa.gov/pickoftheweek/old/03dec2011/
  5. http://sungrazer.nrl.navy.mil/index.php?p=news/birthday_comet
  6. http://users.tpg.com.au/vtabur/2011w3/2011w3.htm
  7. http://www.eso.org/public/news/eso1153/

到此,彗星專家們終於認清事實:這顆彗星的彗核必定比他們之前所認為的200公尺還大許多,很可能約500尺到1公里左右,不僅是克魯茲族掠日彗星中比較大的成員,而且是繼1965年10月池谷-關彗星(Comet Ikeya-Seki)之後、40多年來最大的克魯茲族掠日彗星。然而,雖然靠著眾多衛星與地面觀測者所蒐集的大量資料,彗星專家們仍無法解釋他們看到的某些現象,例如:什麼原因讓進入日冕後的

C/2011 W3彗星移動軌跡示意圖

Lovejoy彗星彗尾扭動幅度這麼寬?是太陽強力磁場造成的嗎?衝進太陽大氣之後,又是什麼原因造成它斷尾的現象,之後卻又重新長回?最大的疑問是:為什麼Lovejoy彗星能在如此氣焰高張的太陽魔掌下存活下來?彗星專家們估計:這顆彗星大約在600年後還會再回來。屆時的科學家就已經可以理解它如此脫序的行為了嗎?

目前Lovejoy彗星已經在遠離地球、前往太陽系外側的路途上,亮度仍在8~9等左右,位在南天的劍魚座一帶,向北朝雕具、天兔、獵戶的方向前進。北半球地區預定在1月下旬之後便可在傍晚入夜後的南方天空中見到它,彗星仰角將逐日增加,但亮度卻快速遞減,大約2月中旬之後就會降到12等以下。 此外,目前的影像中也看不到彗核,意味著彗核亮度在19等以下,可能已經消失,僅殘留彗尾的殘骸,也可能變得非常小、小到不可見了。

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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臺北天文館_96
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臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》