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【Gene思書齋】沸騰的亞馬遜河流

Gene Ng_96
・2017/05/29 ・1817字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 443 ・四年級

即使南美洲的亞馬遜河流域仍然給人神秘的感覺,但如果有人說,他在亞馬遜叢林深處發現一條科學上尚未公開描述的沸騰河流,河水滾燙到可以泡茶,動物跌進河裡馬上被煮熟,我會天真到相信嗎?

這是什麼時代了?我們有 Google Earth 耶,怎麼還會有這麼一個世人不知的神奇地方?這就像有人說雪霸國家公園內有一種未曾被描述的哺乳動物一樣啊。因為有 Google Earth,我有女性友人表示,過去在野外做研究時,使用的簡陋浴室沒屋頂原本不是問題,但現在她都會擔心會不會哪天洗澡時,被拍進 Google Earth 裡。

可是讀完安德魯.盧梭(Andrés Ruzo)的《沸騰的河流:亞馬遜叢林的探險與發現》The Boiling River),我驚呆了。我原本以為書名《沸騰的河流》的「沸騰」,是個象徵性的比喻,意思是熱情奔放等等的,看了書介才知「沸騰」就是字面上的意思,是河水物理性地「沸騰」,居然是我太腦補了!

原來我們那麼自以為是、以為人類早已翻遍、了解了地球上每一吋的土地,但其實我們還未徹底瞭解這個孕育了生命和文明的母親星球,卻早已因為私心而大肆殘害地球……

《沸騰的河流》作者安德魯是位地質學家,從小在秘魯長大時,聽爺爺說亞馬遜叢林深處有條沸騰的河流。他長大後研究的正好是地熱,詢問地質學家和秘魯政府「沸騰河流」在哪時,大家都把他當白痴,他差點放棄。直到有一天家族聚餐,他姑姑說亞馬遜叢林深處不僅有條沸騰的河流,她還趁大豪雨水溫較低時跳下去游過泳。於是,他懇求姑姑帶他去探險。

因為那是條被薩滿巫師保護的聖河,所以他們前往亞馬遜叢林得先拜訪一位薩滿巫師,要得到薩滿巫師的許可,才能研究那條河。安德魯拜見薩滿巫師、真誠地打動了巫師,開始研究那條沸騰的河流,發現那條河真是太神奇了──沸騰的河水既非火山活動加熱的(最近的火山遠在七百公里之外)、也不是石油開採活動造成的;他搜遍網路,最後發現了秘密文獻。

沸騰河流是真的存在的!因為那是條被薩滿巫師保護的聖河,要得到薩滿巫師的許可,才能研究那條河。那條河真是太神奇了──沸騰的河水既非火山活動加熱的、也不是石油開採活動造成的。圖/nationalgeographic

那條沸騰的河流是個科學上首次被描述的特殊地熱現象。研究經費拮据,他先徵召自願者,冒著掉下去被水煮的危險,連續好幾年研究那條長達 6.24 公里、乾季最熱之處高達 94℃ 的沸騰河流。除了地熱研究,他也發現了能適應高溫的微生物。

另一個神奇之處,是薩滿巫師的草藥。安德魯在亞馬遜叢林中,原來被蚊子當作吸到飽大餐,可是在薩滿巫師的作法和草藥薰蒸後,蚊子開始敬他遠之。薩滿巫師表示,叢林接受了安德魯,所以不再排斥他,但我想一定有科學上的解釋。和薩滿巫師的相處,他也得知了許多寶貴的草藥知識,還有和大自然相處的哲學。

在亞馬遜叢林中的這幾年,安德魯一再見識到地方居民、非法牧農、伐木業者、祕魯政府在當地逐利,大肆破壞開發雨林,大片森林永久消失,換來滿目瘡痍的土地。一向被認為邪惡且唯利是圖的石油公司,卻有誘因保護雨林,反而是短視的當地人縰容雨林被破壞。所以,雖然是個大發現,但為了以負責任的態度和做法來公開科學發現,他守密五年;為了保護沸騰的河,他成立了 Boiling River Project

這真的是個令人振奮的故事,原來地球上還有不少地方待人類探索和研究。沸騰的河流對當地人或者某些遊客來說,並不是啥新鮮事,但在科學上仍是片未被探索的處女地。

另外,安德魯的故事也說明:專家學者不總是對的,這世間仍有許多事,需要用實證的精神探尋答案。盡信書不如無書,在資訊發達的時代,我們更容易輕信已發表的知識,然而讀萬卷書,或許仍不如行萬里路,世界比我們所知的還遼闊,何不敞開心胸包容萬物?

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於The Sky of Gene


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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋


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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!

椀濘_96
・2022/05/04 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

夏日雨季來臨,下雨前及正在下雨時,總能聞到一股特殊的氣味,濕濕的又有點清新,但大多時候卻不太喜歡,聞起來反而像霉味,甚至臭臭的,而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過,這個形容不出、抽象的「下雨的味道」,究竟是怎麼產生的呢?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後,雨水落在乾燥土壤上時,混雜新鮮泥土與青草的氣味,這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香,就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵,Petrichor 本身是個術語,專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》(Nature)期刊中,由兩位澳洲的 CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成;其中 petra 為岩石、石頭,而 ichor 則為希臘神話中神的血液。(聽起來就超厲害的!)

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中,Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義,Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體,源自於兩人在實驗中證實,這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油,隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時,油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用,等到雨季來臨時,多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟,兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。圖/Pixabay

隔年(1965 年)Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時,植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設:該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積,並從黏土(有黏性的泥土,內含多種礦物與金屬元素)和其他矽酸鹽礦物中釋放,兩者作為土壤的成分,似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質,其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而,根據兩人實驗觀察,發現並非如此。

根據實驗結果所示,從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外,發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子,與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比,發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時,當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」( argillaceous odour) ,以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外,還有細菌,也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌(Actinomyces)和鏈黴菌(Streptomyces),他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇(Dimethyl-9-decalol),該化學物質存在於孢子表層,並帶有泥土氣味,稱為土霉味(geosmin)或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢?

放線菌在長時間的乾旱時,代謝活動的速度會較慢;而在乾燥的環境下,細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕,泥土也變得濕潤,這能讓放線菌的代謝活動加速,因此也產生更多土霉味;等到下雨的時候,孢子因雨滴彈到空氣中,潮濕的空氣攜帶孢子飄散,便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態,土壤乾燥後又形成孢子,下雨時又再一次發生上述的過程,如此循環。

2010 年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology , MIT)研究雨滴對土壤的影響時,也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現,當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠(aerosols)粒子,而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用,在雨滴衝擊下,進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧,也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣(O2)分解成獨立的氧原子(O),其中一些重組為一氧化氮,接著又與其他大氣中的化學物質發生反應,有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧(O3)。因雷暴[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度,使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味(也有人形容像青草味),預告著大雨來襲。

除此之外,弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等,與雨滴、空氣相互作用後,都是產生氣味的來源。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎?

這些被天氣攪動所產生的氣味,都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為,土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路,而駱駝則作為放線菌孢子的載體,幫助其散播。

至於人類,昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地,夏季之前來的第一場雨相當重要,濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味,而雨水能為袋鼠、鴯鶓[2]等動物解渴,沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言,雨的氣味與綠意、生機有關,被認為是保護和清潔,也將世人與祖先聯繫著;學者將此稱之為「文化聯覺」(cultural synesthesia)。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到,儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應,但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶,便不太喜愛雨味;對另一部份的人而言是淨化和提神的,從炎熱的天氣中解脫,大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

下雨時的味道不單單只由一個事件構成,它很複雜、很多元,每個單獨氣味的背後都有著一套機制,說起來,不單單只有生物學,還搭配著物理學、化學、心理學等,在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時,你就可以和身旁的人問起:「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎?」

註解

註 1:雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象,通常伴隨著滂沱大雨。
註 2:鴯鶓(Dromaius novaehollandiae),別名為澳洲鴕鳥;是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲,為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

  1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道?——科學月刊
  2. Nature of Argillaceous Odour
  3. Petrichor and Plant Growth
  4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
  5. Why you can smell rain
  6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
  7. Why Does Rain Smell Good?
  8. 為什麼下過雨之後,地上會有個怪味?

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椀濘_96
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喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)