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火星上有水?冰層之下的液態鹽湖

PanSci_96
・2018/07/26 ・1492字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 581 ・九年級
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  • 透過雷達掃描,歐洲太空總署找到液態水存在的證據。圖/esa

科學家在火星上找到液態水存在的證據了!歐洲太空總署 (ESA) 的火星特快車號 (Mars Express orbiter) 上的地底與電離層遙測雷達 (MARSIS) 在南極冰帽之下找到了一個寬約 20 公里的液態水湖泊

這不是第一次在火星上找到有水的證據,卻是個很值得興奮的發現:這是第一次在火星上找到很可能是持續存在的液態水體!

NASA 的好奇號曾在火星上找到礦脈和沈積岩1,顯示火星過去很可能存在著像類似本次發現的液態水體。但氣候變遷使得現今火星絕大多數的水分都被鎖在兩極的冰帽中,少部分存在火星的大氣中2。而過往只找到間接證據,像是季節性斜坡紋(recurring slope lineae, RSL),顯示目前的火星表面很可能有間歇存在的液態水3

這裡的延伸閱讀:

  1. 好奇號在火星的奇幻漂流:沉積岩與鑽探的意義
  2. 誰脫了火星的外衣?–太陽風剝光火星大氣
  3. NASA:證實火星有流動的液態鹽水

「它很可能不是非常大的湖,但這次真的是像湖一樣的水體,而不是在地球的冰河裡可以見到,在冰塊和石頭縫隙裡偶爾融化出現的液態水。」計畫主持人,義大利太空總署的 Roberto Orosei 教授說。

目前還無法確定這個寬約二十公里的湖水有多深,但研究團隊相信至少有一公尺深。

這個湖是怎麼被找到的?

火星特快車號 (Mars Express orbiter) 上裝置的 MARSIS對,這個縮寫就是你想得這麼中二)是個掃描地表的雷達,它會送出電波並且接收反射回傳的訊號。透過持續的掃描,科學家得以繪製出火星表面的圖像。

這次的證據來自於 MARSIS 由 2012年 5 月至 2015 年 12 月在南極冰帽區域進行的掃描,他們在某些區域冰層之下 1.5 公里處獲得一組不尋常的掃描結果──異常強烈的反射,顯示了這個冰層之下很可能並不是岩石,而是液態水。

「(掃描得出的)藍色線表示有些區域底部的反射比表面更強烈。這提供了我們水存在的證據。」Orosei 教授說。

但是單只有雷達反射不足以證明這就是液態水。另一個證據來自於這個反射區域的介電常數 (permittivity) ,也就是在電場中儲存能量的能力。水的介電常數比岩石和冰都來得高,而此區域的介電常數目前只能估算,但的確比火星其他地方都來的高,並且近似於地球上的地下湖泊,因此也可作為一項佐證。

找到液態水了,然後勒?

喔喔喔,這是不是表示火星上可能會有生命?我們可以準備打包移民了嗎?

等等,先別那麼急。雖然我們有了新的發現,但距離真正偵測到生命卻還有一大段路要走。這次的發現就像是給了我們一張藏寶圖,上面雖然標示了寶藏的可能地點,但沒有真正去探索之前,一切都仍是未知數。

另一方面,要活在這些水裡面,可能不是件容易的事。根據研究團隊的推測,冰層之下的水體溫度約在 -10 ~ -30 ℃,要在這麼冷的情況下還維持液態,表示水體內可能含有非常高濃度的鹽分。想要生存在這樣極冷極鹹的水中,實在是一大挑戰。

研究人員接下來要做的,是在其他地點重複測量,尋找類似訊號,找到其他可能有湖泊的地方;不過另一方面,也要檢視這些訊號是不是有其他的可能性。 當然最終、也最具有野心的目標,就是希望能夠真正藉由鑽探去取得實體樣本。可惜的是,以現有技術而言,想要執行這樣的火星任務可能還要再等一陣子了。

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血液會說話!含氧濃度告訴你事發經過
彭 琬馨
・2016/04/14 ・1260字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 569 ・九年級
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想到影集《 CSI 犯罪現場》你第一個浮上眼前的畫面是什麼?我想到血淋淋的命案現場、被害人身上有許多大小不一的瘀青、散落一地的玻璃碎片。我一直都很好奇,警方用了什麼科學方法,推敲還原當時的案發經過?又如何透過科學方法推測事發時間?(如果泛科學推出鑑識科學系列,大家會有興趣嗎?)

國家實驗研究院的儀科中心,最近推出第二代皮下瘀血取像系統,算是稍稍解答我的疑惑。

提早取樣 「還沒形成的瘀血」

這個取像系統其實是改良版的第二代,可以針對還沒形成的瘀血進行採樣。

第一代相機只能在肉眼看得見的瘀血形成後,才能拍攝,問題是當皮膚受到外力衝擊、紅腫發炎到真的形成瘀血,有時需要花上一天的時間。有些家暴或車禍糾紛,受害者被攻擊卻苦無證據證明。為了填補這段「瘀血空窗期」,國研院儀科中心和鑑識科學專家李昌鈺博士,合作研發第二代皮下瘀血取像技術,讓看不見的瘀血有機會提早浮出檯面。

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鑑識專家李昌鈺博士。圖/國研院提供。

所謂的瘀血就是皮下微血管出血或破裂,碰撞初期,受傷區塊的血氧濃度會下降,計畫研發的主持人林宇軒說,國研院研發的第二代取像系統,利用血液中帶氧血紅素與去氧血紅素,對紅光、紅外光吸收差異的不同,計算出血氧濃度高低的不同,進而呈現出不同顏色的顯影,讓辦案人員可以藉此判定這個人有沒有受到外力衝擊。

在瘀血剛要形成的初期,血塊還非常稀疏、取像也相對困難。第一代儀器利用藍紫外光照射瘀青部位,激發受傷區塊體液發出可見螢光,「讓我們在瘀血形成的初期就可以拍攝」。

流出來的血 協助判斷案發時間

血液不只能幫助警方釐清受害者「如何受傷」,第二代儀器還可以藉由檢測離體血液的血氧濃度、協助警方推測事件發生的可能時間。負責研發的林宇軒說,利用血液含氧量會隨著時間加長而流逝的特點,在攝氏 20 度、濕度 55% 的情況下,可以大致推測出血液含氧量比例與時間的關係。不過他也強調,離體血液的氧氣濃度會受到溫度、濕度及日照的影響而有不同,這個血液資料庫還要靠刑警蒐集案件、慢慢建立。

圖一:儀科中心研發之「皮下瘀血取像系統」
皮下瘀血取像系統。圖/國研院提供

擁有多年刑事經驗的李昌鈺也說,早期的刑案鑑識都是辦案人員到現場採集物證,帶回實驗室化驗,卻可能發生帶回無效證物的問題。國研院研發的第二代皮下瘀血取像系統,「直接把實驗室帶到案發現場」,將來每一個警察局都可以做鑑定。負責量產的承奕科技表示,這個費時兩年研發的系統,大約還需要再兩年的時間才能進入量產階段,預計一台造價一萬美元( 32 萬台幣)。

原來用血液含氧量就可以判斷事發時間,想起來真的很有趣!所以回歸一開頭的問題,如果有機會大家想看什麼類型的鑑識科學呢?

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彭 琬馨
32 篇文章 ・ 1 位粉絲
一路都念一類組,沒什麼理科頭腦,但喜歡問為什麼,喜歡默默觀察人,對生活中的事物窮追不捨。相信只要努力就會變好,相信科學是為了人而存在。 在這個記者被大多數人看不起的年代,努力做個對得起自己的記者。

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你不知道的月球真相
Y博士
・2016/09/14 ・1383字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 457 ・五年級
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身為天文學家,時時抬頭看看天上的星星,是一件相當合理的事情。

But,人生中最重要的就是這個 But。天文學家是很少用大型天文望遠鏡觀測月亮的。最主要的原因是,大型的天文望遠鏡視野很小,沒辦法看清楚整個滿月。相反地,如果想要欣賞月球上的坑洞,只需要雙筒望遠鏡就可以了。

其實,可見光只是天文學家用來觀測宇宙的其中一個波段,我們還可以利用電波、紅外線、紫外線、X 光等波段來看月球,話不多說,有圖有真相!

未命名

在電波、次毫米波段,月球的影像就是一片平滑,而且月球本身反射太陽大部分的輻射,看起來也沒有光影鮮明的變化。由此可見,在可見光波段看月亮,還是比較有賞月的意境。

中研院天文所從設立籌備處開始,就積極與國際學術單位合作,參與天文望遠鏡計畫。從 1996 年開始,天文所就開始在夏威夷的毛納基峰上面參與望遠鏡的建設。在海拔 4200 公尺的毛納基峰上面看月亮,又是另外一種難以言喻的體驗。平常在都市地區,因為周邊的燈光太亮,很難感覺滿月的亮度。但是到了高海拔低光害的天文台,滿月的照明可以讓你不用開路燈,把路照亮。最誇張的是還可以照出影子!所以,古人說的「吸收日月精華」果然真心不騙!

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對!你沒看錯,這是月亮。左下是車庫,月亮都跟裡面的燈泡一樣了亮了呢!

還有,令人驚奇的是,月球永遠用同樣的一面面對地球,這是因為月球的公轉和自轉週期相同,地球的潮汐力鎖定了月球,讓月球以同樣的一面面對地球。也因為這樣,人類一直對月球背面非常好奇。你看看,就連電影裡面的變形金剛都要在上面設立基地了呢!(大誤!)那你知道,人類一直到 1959 年,才獲得第一張月球背面的照片,換句話說,我們知道月球背面的狀況,其實還不到 60 年,可能比你阿嬤還年輕。

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月球背面。圖/NASA

放眼整個太陽系,地球和月球的比例有點大。而且地球–太陽距離和地球–月球距離大約是 400 倍,而太陽的直徑和月球的直徑也大約是 400 倍。這個驚人的巧合造就了全太陽系獨一無二的景觀,日全食!!只有在地球上可以看到月球恰恰好遮住太陽,這是其他行星永遠也無法看到的。

為什麼會有這樣的巧合,原因是月球的起源!根據天文學家的推測,在地球形成的初期,有一個大小跟火星相似的原行星撞上地球,這個大碰撞不僅毀掉原行星,而且在地球的軌道附近形成原始的月球,46 億年來,地球和月球的距離漸漸增加,一直到今日。幾億年過後,地球上也許再也看不見日食了。

因為颱風的攪局,今年在臺灣可能看不到月亮,但沒有關係,我們可以看看國外的月亮有沒有比較圓。天文學是國際化的學科,需要國際合作與全世界競爭,臺灣的天文學家也得知道天文臺天氣好不好,現在科技發達,我們只要上網就可以看到夏威夷和世界各地的天文臺實況。請看以下的連結。

1.夏威夷毛納基山氣象中心網路攝影機(Mauna Kea Web Cams, MKWC)

2.ALMA網路攝影機

3.歐洲南天天文台(ESO)網路攝影機

這些監控攝影機最主要的目的是監控天文臺附近的環境狀況。但是,當臺灣天氣不好的時候,用它們來看看天文臺和星空,也是另一種天文學家的浪漫!搞不好,還有機會看到天文學家觀測月球的直播呢!

(本文為中研院天文所新聞稿)

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賀!PanSci泛科學第一款有聲動態貼圖被 accepted 囉!限時免費中~
PanSci_96
・2016/04/01 ・310字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 402 ・四年級
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