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從可見光到紅外線,蘇玉玲博士的天文探索之路

臺北天文館_96
・2017/03/10 ・6240字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

文/范賢娟|任職於清大育成中心,台北天文館刊物《台北星空》特約採訪。

始終將研究當作樂趣的蘇玉玲博士,感謝所有幫助過她的人,也非常珍惜自己的幸運。圖/網路天文館

亞利桑納大學史都華天文臺(Steward Observatory at the University of Arizona)的蘇玉玲研究員是天文館許多人的好朋友。她現在常年在美國,我們利用她回國參加研討會的空檔前去訪問,蘇博士稱自己很幸運,一直在喜歡的領域做研究,綜合不同來源的資訊來探討未知的事情,有許多有趣的發現,她覺得研究的樂趣就在這裡。

天文啟蒙在大學

把時間提早到她中學的時候,當時她對天文並沒有特別的印象,只以為那是種嗜好,不曉得那也可以是一門學問。她中學比較喜歡戶外科學,對生物的興趣可能還大一點,但在大學的時候她覺得物理是個基礎,有了這項基礎,將來想研究或走向應用都很容易。進入中央大學物理系還有天文方面的課可供選讀,她當時修了蔡文祥老師的「天文觀測」之後就開始對天文產生興趣。她覺得蔡老師的課啟發很多人對天文的興趣,她一想到就萬分感謝。

在這門課以及接下來其他的天文課當中,蘇博士了解到天文也是一種研究,跟物理很像。物理如果做實驗就要有實驗室去蒐集數據,理論就是電腦模擬;天文也是,做實驗就是觀測。蘇博士唸碩士的時候則跟陳文屏老師,研究恆星形成,因為陳老師當時剛從國外回來,有很多新的想法,他還會跟學生分享研究的點滴,這些讓人覺得天文學家的生活很精采,還常常有機會去不同地方開會、觀測,而那些天文臺又是在視野最好的地方,海拔很高、夜晚很暗,這些對蘇博士來說很有吸引力。

英文能力有限,天文能力無窮

不過碩士念完想出國的時候申請學校最重要的是看英文,她的托福和 GRE 都考不好,不過還好之前加拿大卡爾加里(Calgary)大學物理與天文系郭新教授來臺灣的時候對蘇博士有深刻的印象,因此他願意提供獎學金,讓蘇博士過去跟著他學習。

郭教授的研究是恆星演化末期的狀態,包括行星狀星雲與漸進巨星分支(Asymptotic Giant Branch, AGB stars)。之前恆星形成的時候周圍的原生行星盤(protoplanetary disks)還沒形成行星,有很多灰塵。而行星狀星雲與 AGB 星雖是不同階段,但周圍也有很多灰塵,有些會形成盤面,因此還是有許多現象可以比擬。而這個階段的觀察和之前比較大的差異在於此時都來自哈伯太空望遠鏡,不需要自己去觀測,而是寫計畫去申請。

等到蘇博士畢業之後,還有兩個研究議題需要時間完成,因此有一位共同合作的研究員提供經費讓蘇博士過去做博士後研究,在一年中完成了預定的兩項研究。接下來找工作的時候,她同時申請了許多不同的研究單位也曾回中央大學面試,結果亞利桑納大學提供了一個機會,此時仔細看才發現那兒是用史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的資料,主要是中紅外線( 5 ~ 25 或 40 微米)與遠紅外線( 25 或 40 ~ 200 或 300 微米)。這和蘇博士原本擅長的可見光( 400 ~ 700 奈米)、近紅外線(波長 0.75 ~ 1.4 微米)資料很不一樣。

藝術家所繪,想像中史匹哲望遠鏡在外太空的英姿。 圖/NASA

轉換研究領域

亞利桑納大學表示,願意給蘇博士機會是看重她的研究能力,相信她可以很快學會處理這方面的資料。倒是蘇博士自己不大有把握,要去嗎?此時老闆分享自己的求學與工作的差異,原來他過去學的是 γ 射線(波長短於 0.02 奈米)的觀測,那不是差更多嗎?他以自己經驗鼓勵蘇博士不要被自己的過去所限制,既然他們願意給你機會,如果你又有興趣就應該去試試看。所以蘇博士接受那裡的工作,從 2001 年開始重新學習處理遠紅外線與中紅外線的資料,同時也把自己過去所學的知識連結過來,尋找有趣的題目。

蘇博士剛開始在那邊幾年,史匹哲望遠鏡的準備工作已經接近尾聲,但對她而言有機會接觸到儀器還是很新鮮的事情,讓她看到科學家與工程師光是就儀器的各方面設計及測試都有很多計畫及討論,才深刻了解到太空任務很不簡單,有很多前置作業要處理。尤其這個計劃從構想開始是三十多年前,這些年來許多前輩一起訂定執行這個計劃,設定每個階段的查核點,確定預期目標都能達成才會繼續下階段的事情,讓人見識到這些人嚴謹、務實的一面。

也就是有這樣的態度,美國的太空計劃成功機率才會比較高。拿登陸火星來說,蘇聯、日本至今都沒成功,歐洲雖然有衛星在軌道上繞行,但是登陸失敗。美國則有三分之二的成功機率,說起來是各國最高的。有人覺得美國運氣好,但這也要靠嚴謹務實的態度才能維持較好的成功率。

參與太空任務及轉換研究領域

蘇博士參加這個研究團隊,不久望遠鏡就由三角洲二號火箭( Delta 2 )載上太空,當時同事都去佛羅里達看火箭升空,整個活動就像一場宴會一樣,每個人既高興又緊張,高興的是自己花心血測試的儀器終於要上太空觀測,緊張的是後續還要做許多檢查:確定望遠鏡能達到預期的高度、太陽能板可以順利打開、儀器在發射的時候沒有損壞……。此外紅外線望遠鏡還要等鏡面和儀器降溫,這差不多要等一個多月才能達到穩定。史匹哲望遠鏡跟在地球後面一起公轉繞太陽,因此它不受地球晝夜的影響,而要有個遮蔽器幫它擋太陽光,因此在公轉軌道上有固定的觀察角度範圍,就像地球在特定季節只能觀察到特別星座一樣。

蘇博士覺得自己很幸運,沒想到亞歷桑納大學給了她機會,讓她接觸到中、遠紅外線,接觸到儀器測試、太空任務這方面的事情,此時,研究主題也跟著轉變,進入「碎屑盤」( debris disks )。

過去她碩士的研究針對行星盤,這是行星正在形成時的盤;碎屑盤則是行星已經形成時的情況。前者主要是氣體,灰塵僅有大約 1% ,這是在行星形成前的時候就已經形成。因為角動量守恆,所以物質會形成一個盤面,在中間的原始恆星會藉由吸進盤面上的物質而變大,此時盤面上的物質有部分也會結合在一起而行成微行星( planetsimals ,大約是 1-10 公里左右)。等到恆星形成開始自行發亮之後就會有熱輻射把周遭的物質清掉,所以原始那個前行星盤就會沒了。微行星是形成類木行星與類地行星的基本素材,這些微行星如果沒有成為行星,此時會經過碰撞之後又從大變小。在這過程中類木行星的引力會在其中扮演一個催化碰撞的機制,提高它們碰撞的機率,當這些碎屑很多,形成一個盤面,就是碎屑盤。

小行星帶即是我們太陽系的一個碎屑盤,在地球上看到的黃道光(zodiacal light),就是小行星帶的灰塵反射太陽光。如果換用紅外線部分觀測的話,除了反射光之外因為灰塵也會吸收太陽光產生熱,因此自己會發出紅外線部分的光,這反而會很亮。太陽系的另一個碎屑盤是古柏帶天體,由於那邊的溫度較低,距離較遠,所以不容易觀測,但理論上那兒也是一個碎屑盤。

碎屑盤─擁有解開太陽系形成與演化秘密的天體

碎屑盤是不斷演化的,剛開始會有很多微行星,碰撞的機會較大,產生很多灰塵碎屑,在紅外線比較亮。但之後許多小的灰塵被太陽或恆星的光壓吹到外面去,灰塵會減少,因此就不會那麼亮,地球上還能看到黃道光是因為那距離我們近;至於古柏帶的溫度低,比較亮的部分屬於遠紅外線,再加上距離遠,我們並不容易觀測到那裡的訊息,只是早先航海家太空船出去的時候經過那邊所蒐集的訊息,知道那兒有灰塵,不過當時的資訊很有限。況且太陽系的碎屑盤已經經過 45 億年的演化,很多早期重要演化的證據都已經不存在,所以要研究太陽系碎屑盤詳細演化的過程就只能看別不同年紀的恆星。蘇博士目前的工作就是觀察其他恆星的碎屑盤。

想像從織女星的小行星帶看織女星的情況。圖/http://www.spitzer.caltech.edu/

碎屑盤因為表面積大,同時比較強的波段在紅外線部分,而恆星比較強的波段是在可見光部分,因此只要選對波段,其實是容易觀測的,甚至會比一小點的行星還容易觀測。蘇博士就從觀測到的灰塵分佈去猜想,什麼樣的行星組合,會給這樣的灰塵分佈。

比如說我們的太陽系構造是太陽在中心,然後是類地行星、小行星帶、類木行星、古柏帶天體,這邊有兩個碎屑盤,中間隔著類木行星。小行星帶 (~3 AU)和古柏帶天體 (~30 AU) 有很大的空缺。如果我們看到外面的碎屑盤如果有兩個,那我們可以猜它們中心的空缺可能也跟太陽系一樣有幾顆類木行星。

基於紅外線的巡天計畫調查發現,靠近我們的恆星大約有 20% 有碎屑盤。這些多數都是類似庫伯帶型的盤面,距離恆星較遠、較冷而且有較大的表面積。

科學家相信受限於現行探測器的靈敏度,這個數字應該只是一個下限,說不定實際情況比例會更高。至於類似小行星帶的盤面,由於比較靠近恆星主體及較小表面積,其存在性多半由間接證據推論,就史匹哲望遠鏡的解析度無法直接區分出來太陽系外的小行星帶與庫伯帶。

蘇博士就藉由另一個較新的太空望遠鏡—赫歇爾(Herschel)去觀察織女星與北落師門(Fomalhaut)是否有上面理論所預期到的內外兩個碎屑盤。觀察結果恰如預期,兩個系統的內盤都是 10 天文單位左右,外盤則是 100 天文單位左右,比例為 1:10 。因為這兩顆均為較早期的恆星,因此會更有效率地加熱碎屑盤當中的灰塵,所以與類似太陽型態恆星相同溫度的灰塵距離恆星較遠。

蘇博士覺得比較有趣的一個研究,是 2009 年加拿大天文學家馬若士(Christian Marois)發現 HR8799 這顆恆星有 3 顆類木行星在旁邊環繞(稍後又確認還要再加一顆)。根據過去紅外天文衛星(InfraRed Astronomical Satellite, IRAS)的觀測,那顆恆星週圍有個盤面,但當時的解析力不夠,看不出是兩個。蘇博士看到那兒有三顆行星被找出來,馬上就申請史匹哲天文望遠鏡的觀測,果然分析出預期的兩個盤面。更棒的是,那幾顆行星的軌道就在這兩個盤面的間隔當中,讓碎屑盤的理論獲得更好的支持。

蘇博士認為,太陽系外的碎屑盤研究與原生行星盤、太陽系的研究有很密切的關係。好的研究者不必僅聚焦在自己的領域,反而應該廣泛地吸收相關領域的知識,這種跨領域的結合能夠讓學者更有創造力,有機會構思出獨特的新發現。

這是個資訊探索的時代,天文研究也是一樣。有很多大型計畫(例如哈伯、史匹哲與赫歇爾等太空望遠鏡或其他的巡天計畫)累積了很多觀測典藏,並且保存很好。在天文的觀測過程中,這些單位會保留給當初申請計畫的科學家一段時間,之後就完全對外公開,因此其他天文學家稍後可以接觸這些資料。

有的計畫,例如哈伯或者費米( γ 線太空望遠鏡)甚至還提供研究經費來鼓勵大家使用這些公開的典藏數據。蘇博士使用的織女星觀測資料就是已經存在的赫歇爾典藏資料,她並且強調雖然史匹哲與赫歇爾太空望遠鏡已經不再取得新的觀測,但是仍有很多典藏資料等待天文學家去分析。

蘇博士給年輕人的建議是:當一個人資源有限無法申請到自己的觀測計畫,可以考慮從這些公開資料庫典藏中選一個你最喜歡的去深耕,只要有好的想法以及聰明的分析方式,你有可能會看到之前研究者並未看到的新發現。

這邊有一些給初入門的天文典藏資料研究者的一些資料可以參考:


太空望遠鏡小檔案

史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)

史匹哲望遠鏡屬於NASA的四個重要的太空天文臺之一,另外三個分別是:哈伯太空望遠鏡、康普敦γ射線觀測站(Compton gamma-ray Observatory)、錢卓X射線太空望遠鏡(Chadra X-ray Observatory)。史匹哲這名稱是為了紀念史匹哲爵士(Lyman Spitzer, Jr. 1914-1997)。他是20世紀一位偉大的天文學家,主要貢獻在於恆星動力學、電漿物理、核融合、太空天文學等領域。他是最早提出應該把大型望遠鏡放到太空去的人,在他的努力下催生了哈伯太空望遠鏡。他提出的年代在1946年,這時候人造衛星還沒升空(1957年才有第一顆人造衛星),甚至連美國太空航空總署(NASA)都還沒誕生,但史匹哲非常有遠見地認為只有太空望遠鏡才能避開大氣的干擾,看到全部波段、更清晰的影像。當時那篇論文名為〈外太空天文臺對天文的幫助〉(Astronomical Advantages of an Extra-Terrestrial Observatory)詳列了各式各樣的理由,而他在接下來的五十年則努力將此構想實現。

史匹哲望遠鏡與地球一樣繞著太陽公轉,落在地球後方。圖/http://commons.wikimedia.org/

史匹哲在 1997 年以 82 歲高齡過世,他在當天還跟普林斯頓的同事討論分析哈伯太空望遠鏡拍攝到的影像,這是他從 1946 年就夢想的儀器,他為它辛勤奉獻多年,甚至到最後一天還在為它工作,真所謂鞠躬盡瘁,死而後已,而這也留下可貴的遺產給後人。

2003 年 8 月 NASA 再度發射一個新的太空望遠鏡,上面有三個儀器,觀察波段從近紅外線、中紅外線到遠紅外線,此外它並非環繞地球,而是繞著太陽公轉,而它的公轉半徑略大於地球,因此會落在地球後面,預計在多年後地球會從後面趕上。為了紀念史匹哲在太空望遠鏡的遠見,因此這個新的太空望遠鏡即以他為名。

史匹哲太空望遠鏡需在極冷低溫下運作,大約是攝氏零下 270 度左右,在遠紅外線部分還要靠液態氦去降溫,因此當時帶了 360 公升的液態氦出去,當這些用量耗盡,遠紅外線的工作就停了,現在僅能做近紅外線與中紅外線的觀測。

史匹哲太空望遠鏡可以看透灰塵深處更多的訊息,因此對於深埋於灰塵中的胎兒恆星、星系中心、正在形成的行星系統、無法啟動內部核反應的棕矮星、系外行星、巨大分子雲、有機分子等,都有良好的探測能力。

工作人員正在組裝史匹哲望遠鏡。 圖/http://www.spitzer.caltech.edu/

赫歇爾太空望遠鏡(Herschel Space Observatory)

這是由歐洲太空總署(European Space Agency)與美國太空總署合作,在 2009 年發射的紅外線望遠鏡,主鏡為一個 3.5 公尺的面鏡,觀察的波段是遠紅外線與次毫米波(55-672微米),這樣的設計有助於觀察到宇宙中最遙遠、最冷峻物體所散發出的長波輻射。該望遠鏡升空後是安放在 L2 日地拉格朗日點(L2 Lagrangian Point)上,那是在地球背對太陽那一面的平衡點上,距離地球 150 萬公里,且繞日週期會跟地球一樣,因此易於天文觀測。

拉格朗日點是在日地力學系統中有五個點到太陽和到地球的引力一樣,L2是在地球背對太陽那一側。 圖/http://sci.esa.int/herschel/

赫歇爾的名稱是為了紀念英國天文學家赫歇爾,他發現了紅外線的存在,也是歷史上第一個發現了天王星的人。

赫歇爾望遠鏡的儀器需要液態氦才能冷卻,因此僅有 7000 小時可以觀測。它在 2013 年 4 月 29 日已經耗盡冷媒,停止工作。

藝術家筆下的赫歇爾太空望遠鏡。 圖/http://sci.esa.int/herschel/

韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)

韋伯太空望遠鏡也是一個由歐洲太空總署和美國太空總署的合作計畫,其太空位置也選在日地系統中的 L2 。韋伯太空望遠鏡的構造更大,主鏡直徑達 6.5 公尺,是由 18 塊六角形的鏡片組裝而成,觀測波段設定在近紅外線與中紅外線,預定在 2018 年升空,這將是未來十年中在太空唯一的紅外線望遠鏡。而其命名是為了紀念美國太空總署第二任署長詹姆士韋伯,在他任內執行了阿波羅登月計畫,把美國太空總署從一個組織鬆散的單位,變成一個有組織、有紀律、可以用尖端科技達成人類太空夢想的一個單位。韋伯太空望遠鏡偵測搜尋宇宙中最微弱的紅外線訊息,希望能看到宇宙開天闢底以來的第一道光、研究星系的形成、探索恆星與行星的形成,甚至找尋生命的起源。

藝術家根據規畫所繪製韋伯太空望遠鏡的外觀。 圖/http://jwst.nasa.gov/

哈伯太空望遠鏡與韋伯太空望遠鏡,二者主鏡的比較。 圖/http://jwst.nasa.gov/


本文轉載台北天文館之網路天文館網站,《台北星空》第 65 期。


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就是想知道十萬個植物的為什麼!解開植物生長之謎的駭客兼翻譯——蔡宜芳專訪

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/04/06 ・3848字 ・閱讀時間約 8 分鐘

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。

2018 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主

  • 中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳,畢業自台灣大學植物系,在美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University, CMU)取得博士,後於加州大學聖地牙哥分校(University of California, San Diego, UCSD)進行博士後研究,研究專長為植物分子生物學。主要從事細胞膜蛋白的功能研究,在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。2021 年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院(National Academy of Sciences, NAS)外籍院士(international members)。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機,可能很難立即知道失主是誰,甚至有點摸不著頭緒:因為她手機裡超過 80% 的照片,都是植物。為何會選擇植物作為研究領域?身為中研院分子生物研究所特聘研究員,在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說,這個決定其實「不太科學」,因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇,因為好奇而想要知道更多:許多 love story 都是這樣開始的,而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢?也因為一般人都不夠認識植物,聽不懂植物的細語呢喃,更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家,擔任植物駭客兼翻譯,讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事,從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

植物對於氮肥的攝取機制與調控方法正是蔡宜芳的研究主題。圖/劉志恒攝影

分子生物學突破:發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白 CHL1

上世紀 50 年代起的「綠色革命」,大幅提升了糧食生產量,餵飽了激增的地球人口,「氮肥」在其中功不可沒。它對植物開花結果至關重要,然而植物透過什麼機制攝取氮肥?如何調控才能更有效地吸收?蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮,是生物存活的重要元素;從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素,到與遺傳相關的核酸中,都有氮的存在。但對植物來說,要取得氮元素卻出乎意料地困難;大氣的組成中近五分之四為氮氣,但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外,植物只能使用在土壤中非常少量的氮源,吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」,其中又以硝酸鹽為主。

但是,硝酸鹽是帶電離子,無法自行通過脂質構成的細胞膜,那到底植物如何利用硝酸鹽呢?為了解開這個長年來的謎題,蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株,並利用當時最新發展出來的分子生物技術,試圖找到出關鍵基因。蔡宜芳表示,這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株,在她約 10 歲時就被荷蘭研究者發現,這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹;卻直到她開始進行博士後研究,伴隨植物分子生物相關技術發展,才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰,因為新技術還不穩固,就連實驗室老闆都曾勸她放棄。不願投降的她,決定一邊持續研究氮代謝,一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術,1994 年,蔡宜芳從美國回到台灣,持續研究進一步發現, 位在植物細胞膜上的 CHL1 硝酸鹽轉運蛋白,除了作為硝酸鹽的「搬運工」,還有其他異想不到的功能。在你我的印象當中,植物是被動的吸收養分:但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時,植物會主動改變硝酸鹽的運作模式,這就是蔡宜芳團隊在 2003 年的重大發現。運作模式的改變正來自於 CHL1 蛋白的磷酸化轉換,因此 CHL1 蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。透過 CHL1,植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度,幫助植物調控基因表現,以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控,在農業領域十分有發展潛力,蔡宜芳的研究進一步轉向,對接實際應用,期盼為農業的永續未來提供新解方。除了 CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外,她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式,增進植物吸收硝酸鹽的效率。由於硝酸鹽非常容易在環境中流失,因此多數的氮肥施放到田間後,植物也往往吸收不了;如果可以改善植物的吸收效率,就能減少施肥的浪費,連帶減少製造氮肥耗用的能源,也讓農作物長得更好。

好消息是,透過基因調控,蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功,並取得相關專利,期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品:好奇心、科學思辯與毅力

蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心,對她來說和植物有關的十萬個為什麼,猶如始終永遠拼不完的大型拼圖,從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子,於是她「追根究柢」(如字面上意義),想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解,往往覺得植物跟動物一點也不同,然而在蔡宜芳看來絕非如此,她表示,已經有研究發現,當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間,植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。「大家都覺得植物不會動不會叫,但其實植物是有感知的。」蔡宜芳表示,植物其實都知道,只是用我們不懂的方式在表達,要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

圖/劉志恒攝影

當然研究也不能自己埋頭苦幹,交流非常重要。蔡宜芳擔任植物學期刊 《Plant Physiology》 編輯多年,但回憶起剛建立獨立實驗室的階段,面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題,當時的自己也難免生氣。一旦轉換身份成為審稿人,被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點,一來一往的思辨與答辯,反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破,是因為被質疑的時候很生氣,可是不能光氣,也要想辦法解決。就在生氣的時候,想出來的方法,最後變成我們實驗室很新的工具。」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時,認真地給出言之有物的評論,幫她累積了領域內的信譽,才讓期刊編輯的位置找到了她。

蔡宜芳曾擔任植物學期刊《Plant Physiology》編輯。圖/《Plant Physiology》網頁截圖

像投稿審稿這般來回思辨的訓練,對科學家的養成非常重要,然而蔡宜芳觀察,科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。她舉例,在美國課堂上,老師會要學生先讀一篇論文,接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。「我們在台灣被訓練的人,都會把 paper 當作傳世經書在讀,讀懂它就覺得很開心了——要去批評它,我們真的沒有習慣。」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦,但會痛就代表該變。

她就此改變了思路:面對知識,蔡宜芳要求自己不僅要讀懂,還要有餘力批評它,說出對、錯在哪裡。蔡宜芳認為,科學就是得永遠抱持著質疑的態度,在不疑處有疑,才能找到真正的答案。「在我自己的實驗室裡面,我也一直在逼學生要去思考」。

蔡宜芳在實驗室中,會不斷要求學生思考、批判。圖/劉志恒攝影

而除了好奇心及思辨能力之外,蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。經驗告訴她,在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了,革命十次稀鬆平常,如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走?那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力,身為科學界的女性,蔡宜芳認為,自己的成長環境中,性別造成的影響並不大,以她所在的中研院分生所為例,研究人員性別比例很平均。但若深入細究,「無意識偏見」(unconscious bias)仍難以避免。她以自己帶過的學生為例,生科領域在大學時期男女比例大約是各半,但隨著碩士、博士一路往上,男性的比例逐漸多於女性。因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候,往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先,這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」,成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她,時常是唯一獲獎的女性,而就在接受採訪不久前,她又獲頒一個獎項,直到頒獎當天的照片寄回到所上,「一片黑西裝裡面,就我穿黃色!」她笑道。所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時,也對她苦笑說:「哎,革命尚未成功,同志仍需努力。」

「先不要去想會有這個東西,做該做的事情。真正不平的時候,不要安靜不講。」儘管環境仍待改變,蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步,就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥,遇上一位不放棄的科學家兼植物迷,造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣,裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片,請別質疑自己是不是怪怪的,或許妳也將靠著研究,改變世界,這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年,台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想,讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎?妳絕對可以!傑出學姊們在這裡跟妳說:YES!:https://towis.loreal.com.tw/Video.php

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。


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