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太陽系鄰居HD10180有9顆行星

臺北天文館_96
・2012/04/22 ・1545字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

HD10180與我們的好鄰居 – 太陽之間,無論質量、溫度、亮度和化學成分上都很類似,近似度差不多就像一對孿生兄弟。但若論到行星數量,HD10180則略勝一籌,如今它有9顆行星!

最近發表於天文及天文物理期刊中的一篇論文,以重新檢視幾年前HARPS所取得的舊資料的方式,挖到新「寶物」!(HARPS是裝設在智利3.6米望遠鏡上,具有高精確度攝譜儀的一支行星搜索器,它以徑向速度法來觀測HD10180已經好幾年),HD10180和地球相距只有130光年,因亮度高而易於觀測和研究。在徑向速度法這種觀測中,研究人員希望能看到的現象是:恆星是否會週期性的出現都卜勒效應。行星在繞行恆星時邊走邊拉扯、因此產生了都卜勒效應。

先前的資料分析中,共找到6個「都卜勒效應」訊號,代表著這顆母恆星有6顆行星在繞著它轉。其中,有5顆,質量是介於地球的12~25倍之間(這樣的質量大小就像:太陽系的海王星),第6顆的質量是地球的65倍 – 幾乎接近「土星」的等級。這些行星繞行HD10180的週期,彼此差異非常大,最短者,5天,最長者:2000天(這是那顆土星等級的行星的公轉週期)。本來似乎還偵測得到第7顆行星的,但因訊號不足,暫且只假設它「有可能存在」。

This system is similar to the Solar System in some key ways. Credit: ESO/L. Calcada   如今,藉由新的統計分析方式,天文學家不僅在舊的資料中找得到原來的6顆行星、將原本存疑的第7顆加以確認,另外竟然還多賺到兩顆新行星!如果這個研究結果獲確認,HD10180系統就變成一個有著9顆行星的系統,嘿!比太陽系還多!

這多出來的3顆行星,質量分別是地球的1.3, 1.9和5.1倍,並分別以1.2,10和68天的週期繞行恆星公轉 (這3個數字等於是:在這三顆行星上的「一年有多長」)。

上述3顆行星,其中有2顆,很確定是在「類似地球質量」的範圍中,也就是歸類在所謂「超級地球」的一類,然而話雖如此,它們和地球可還是一點都不像:因為它們距離母恆星是已經近到了幾乎快被煮沸的程度!以第一顆來說的話,距離母恆星僅有3百萬公里,第二顆也好不到哪裡去,距離只有1千4百萬公里。二者都比水星距離太陽還近,如同我們前面已經介紹過的,HD10180是一顆所有條件都和太陽十分近似的恆星,所以如果這些行星都是岩質行星的話,它們的表面高溫應該都熱到足以融化錫和鋅,更內側的行星則應該都可以融化鐵!

總之,打算定居在那裡的夢恐怕不會太美好,也難以成行。

如果上述這些新發現果然正確無誤的話,這是相當了不起的成就:目前為止,在我們窺伺著其他恆星有多少顆行星的成果中,了不起最多只找得到不超過4顆行星的系統,天文學家原本在數算HD10180的行星數量時,也只需扳到第6根指頭就好,剩下四根手指都派不上用場,現在一口氣多三顆,眼看十根指頭恐怕會不夠用,這已遙遙領先了其他恆星一大截!

要是你還不覺得這有多麼了不起的話,請注意,這三顆候選行星無論如何可都是比地球大的,若和太陽系那顆教大家吵翻天的「前」9大行星之一 – 冥王星 – 相比,拜託!它們可比冥王星大得多多倍了!

雖然這個HD10180系統終究和太陽系是如此不同:1,環繞它的多數行星都大得不得了,2,又緊挨著母恆星而多數處於近沸騰的狀態…however, 這些新的研究結果還是非常地振奮人心啦!畢竟,15年前,我們還不認識有哪個恆星身旁有行星「隨伺在側」,而如今我們已經認識了幾百顆這樣的恆星,還有幾千顆在後面排著隊等待被確認。在那幾千顆當中,又有不少是和太陽系近似的多行星家族,而想想看:我們不久前還以為在宇宙中有著8大行星的太陽系是多麼獨特罕見呢。

現在我們已知道了:「那一點都不是怎麼不尋常的事」,但是,能夠認知到這個事實,本身就是一件很酷的新鮮事兒。(Lauren譯)

圖說:HD10180這個恆星系統在許多方面都和太陽系高度相似。Credit: ESO/L. Calcada

資料來源:中研院天文網[2012.04.17]

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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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_96
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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》