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鑽石行星

科學人_96
・2013/02/07 ・909字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

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在某些系外行星上,鑽石可能比石頭還多。

撰文/麥森(John Matson)

對於環繞著遙遠恆星的系外行星,相關研究仍處於初期階段。然而,研究人員已發現的數百顆系外行星,沒有兩顆是相似的。有的巨大到可以把木星壓扁,有的則是小得像是被恆星燒烤著的鵝卵石,有的則打腫臉充胖子、密度低得有如苔蘚聚集而成的泥炭。還有些系外行星猛一看覺得很熟悉,但是某些性質卻和地球相反,地球上的稀有物質在那裡到處都是,反之亦然。

舉例來說,碳是構成鑽石到石油等珍貴物質的關鍵元素,儘管如此重要,碳卻佔地球組成不到0.1%。

不過,在其他的行星上,碳卻可能和泥土一樣普通,搞不好,那裡的泥土根本就是碳。有一顆距離我們40光年遠的系外行星,最近經判定就是這樣的一個地方,碳是該行星最主要的成份,而且內部的強大壓力讓大量的碳組成了鑽石。

這個稱為巨蟹座55e(55 Cancri e)的行星,地殼由石墨組成,厚達數百公里。美國耶魯大學的天文物理博士後研究員馬度蘇罕(Nikku Madhusudhan)說:「如果你繼續往下挖,會發現地殼之下有很厚的鑽石層。」結晶的鑽石層厚度達行星半徑的1/3。

這些主要由碳組成的行星,形成過程和地球非常不同。如果以太陽的成份為指標,最初形成太陽系行星的塵埃和氣體中,氧氣約是碳的兩倍。而地球上的岩石也確實大多是富含氧的矽酸鹽礦物。然而,天文學家發現巨蟹座55e所環繞的恆星,卻是含碳略多於氧,這顯示出截然不同的行星形成環境。馬度蘇罕和同事計算這顆行星的性質時,發現它的密度比水高,但是比地球上的礦物低,符合對碳行星的預測。該研究結果發表在2012年11月10日的《天文物理期刊通訊》(Astrophysical Journal Letters)。

美國航太總署哥達德太空飛行中心的庫赫納(Marc Kuchner)說:「如果碳行星上有任何生命體,它們將和仰賴氧的地球生物截然不同。在燃料用途上,稀有的氧氣和人類亟需的碳氫燃料一樣珍貴。」即使是求婚的方式也會很特別,庫赫納若有所思地說:「在碳星球上,會讓人興奮的是一小杯亮晶晶的水,而不是鑽戒。」(洪艾彊 譯)

 

SA原文:Carbon Planets Turn Earth’s Chemistry on Its Head.

研究文獻:A Possible Carbon-rich Interior in Super-Earth 55 Cancri e. Nikku Madhusudhan et al. 2012 ApJ 759 L40

刊載於《科學人》2013年第132期02月號

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科學人_96
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《科學人》雜誌-遠流出版公司於2002年3月發行Scientific American中文版,除了翻譯原有文章更致力於本土科學發展與關懷。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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製藥廠的野心,與暗潮洶湧的秘密協商——《謊言之瓶》
臉譜出版_96
・2021/06/27 ・3362字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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  • 作者 / 凱瑟琳.埃班  (Katherine Eban)
  • 譯者 / 高子梅

二○○七年十月 印度新德里

馬爾溫德.辛格的起步一開始並不順利。他父親是一位創業垂統的遠見之士,但他不像他父親,他知道自己的首要任務是幫股東們創造價值。他曾告訴印度的財經媒體:「我內心是個創業家,真正的創業家的終極目標就是要創造價值。」

但是要創造出長久的價值,就不像表面那麼容易了。二○○六年接管這家公司時,這位年輕的執行長立刻複習一遍他的企管碩士教戰守冊—積極尋找收購和結盟的機會。但就算他成功地製造出話題,根據《亞洲貨幣》(AsiaMoney)的說法,蘭伯西的損益表底線卻在「下降中」。蘭伯西不得不撤回收購德國最大學名藥公司的那場標案。後來又碰 FDA 的作梗。在他看來,美國的監管機關真的「很討人厭」,不管他怎麼保證公司一定會改革,怎麼暗示它們為這家公司留點面子,對方就是無動於衷。

馬爾溫德.辛格。圖/Wikipedia

在馬爾溫德的印度老家裡,你幾乎什麼問題都可以解決,不管是靠金錢來買通還是暴力威脅。就在五個月前,馬爾溫德的弟弟席溫德跑去堵一個很愛強出頭的心臟外科醫師,因為後者在一筆交易裡反對他重返辛格家族名下新德里的一家醫院。結果外科醫生上班的時候竟碰上幾近一百名的警力和多達一整個營的快速行動部隊,全都配備防暴用的催淚瓦斯和水灌車。

但在美國,你召集不到自衛部隊,而且 FDA 也拒絕讓步。身為蘭伯西最大股東的辛格兄弟發現這些問題已經有損他們的損益表底線。但就在這些紛擾當中,馬爾溫德注意到紐約有家公司的顧問傳了一則很有趣的訊息給他。日本製藥公司第一三共(Daiichi Sankyo)裡一個叫做宇根勉(Tsutomu Une,暫譯名)的傢伙想跟他談一下策略合夥的事。馬爾溫德嗅到了商機。

在離新德里四千英里外的東京,宇根勉博士正在全球各地尋找新的收入來源。身為全日本第二大藥廠第一三共全球企業策略資深執行官的宇根勉,想要打入公司尚未涉足的海外市場,譬如印度和東歐。他需要一個成本低廉但產值又夠大的合作對象。於是目光落在蘭伯西身上。

蘭伯西實驗室有限公司。圖/Wikipedia

六十歲的微生物學家宇根勉是從醫藥創新領域裡的基層慢慢爬上來的。他在第一製藥公司(Daiichi Pharmaceutical Company)工作了三十幾年,並在該公司二○○五年與三共公司(Sankyo Company)合併之後繼續一路攀到高位。態度穩重又彬彬有禮的宇根勉從以前就有習慣把工作生涯的點滴內容記錄下來。

日本比任何一個國家都來得唯原廠藥是從,認為學名藥不值得信賴。這國家崇尚品質和衛生管理。儘管以前品質上曾受到鄙視,但它的現代製藥產業已不可同日而語,在品管上享有全球數一數二的地位。他們的藥丸必須是白色的,否則病患會存疑。宇根勉雖然是這塊謹慎招牌下的產物,卻也看出了日本製藥業的保守天性和對高成本研究的全心投入,將導致這個產業成長的趨緩。

從他的角度來看,在十一個國家設有製藥工廠、產品銷售遍布一百二十五個國家的蘭伯西,非常具有吸引力。它有眾多符合「先申請主義」的藥物申請案正在美國境內等待通過,其中仿製立普妥的學名藥勢必會是有史以來最賺錢的上市學名藥。第一三共的盤算是趁手邊還沒有暢銷藥(blockbusters)襲捲市場的空檔,先靠一批成本低廉的藥物產品來創造收入。蘭伯西似乎是一個絕佳的結盟夥伴,可以幫它達到這個目的。若是能很快完成收購,便可趕在下一季的投資者會議上撐起第一三共重創的股價。

在日本的董事會議廳裡,決策做成往往是靠共識的產生。所以宇根勉必須說服他的同僚們。

只是當第一三共的總經理小田剛(Takashi Shoda ,暫譯名)告訴他的同僚們,「印度會是一張王牌,可以讓一家日本製藥公司步上全球化。」這點子聽起來宛若空中樓閣。

對文化蘊涵向來敏感的宇根勉深知這種事要小心處理。蘭伯西不是一般的印度公司。它是一家有文化歷史的機構,是由顯赫的辛格家族創辦,已經傳了三代。現在掌權的是辛格家族裡的一位繼承人,他是受過美式教育的企管碩士,年紀只有他的一半多一點。但還好宇根勉在第一三共的地位算高,高瞻遠矚的見地向來受人敬重,商業頭腦也很受肯定。因此在二○○七年十月初,他首度伸出觸角,聯絡上蘭伯西在紐約的一位外聘顧問。

第一次對話後,不到三個禮拜,宇根勉和馬爾溫德就碰面了。銀髮整齊往後梳的宇根勉用日本腔很濃的英文開口說話。馬爾溫德措辭優雅、穿著訂製西服、包著頭巾和匹配的手帕,看上去泰然自若。他們的協商進行得很快,雙方訂好在新德里展開後續會談。宇根勉和馬爾溫德以保密方式保持聯絡,在內部報告和往來信件裡都使用「鑽石」這個代號來代表第一三共,「紅寶石」則代表蘭伯西。若有媒體詢問,便聲稱他們正在討論代工生產的協議內容。這種事情在業界很平常,並不稀罕,不會引起財經媒體的注意。

宇根勉首度伸出觸角後,又過了四個多月,兩方的對話已經從策略性合夥的議題提升到買斷協商。這位日本微生物學家和年輕的印度億萬富豪一直在股價和一些條款上討價還價。不過宇根勉對蘭伯西始終揮之不去的監管疑雲憂心忡忡。在雙方往返的電郵裡,宇根勉在律師們的指導棋下,不斷施壓蘭伯西必須詳述清楚該有的擔保、代表性與補償辦法,萬一蘭伯西的財務狀況不若馬爾溫德所保證的那樣,第一三共便可以控告對方違約。但馬爾溫德不斷擋住他的要求。最後宇根勉在一通電話裡告訴他,「我們的提問,你總是用『不用擔心』這種答案來打發,我的同僚們對此感到灰心。」同一天在第二通電話裡,馬爾溫德用他那一貫悅耳和平穩的聲音向這位科學家再三保證:「紅寶石無所畏懼,毫無過失。」

但是宇根勉仍有一些懸而未決的疑問。眾所皆知聯邦探員曾在二月突襲蘭伯西的美國總部,發出警告函抵制它的兩家主要工廠:帕奧恩塔薩希布和德瓦斯。但是沒有人知道這場調查的嚴重性究竟到什麼程度,或者這家公司的可能法律責任。馬爾溫德曾在電話裡詢問宇根勉:「你在擔心什麼?」宇根勉只能自行揣測美國司法部底下的檢察官和這世上最難纏的 FDA 監管人員到底在追查什麼。這是他的顧問們必須找到的答案。不到一個月,馬爾溫德和宇根勉在德里祕密會面,雙方都各自帶著律師和一小群高級主管。宇根勉明白表示,不管美國政府對蘭伯西進行的各種調查最後會查出什麼,都會影響第一三共的未來動作。但馬爾溫德表情淡定,保證會提供協助,對整個過程坦誠以對。他同意辦一場盡職調查會(due diligence meeting),將所有跟調查案有關的文件全攤在第一三共面前。

然後這位年輕的執行長就像把宇根勉當成自己人那樣,跟他說這些調查案的真正幕後推手是誰—輝瑞藥廠為了報復蘭伯西在立普妥專利權官司上的占盡優勢,於是透過某種手段對蘭伯西展開調查。宇根勉思索著他的說法,而蘭伯西智慧財產權顧問德斯穆克當時也出現在那群高級顧問裡,但他面無表情、沒有開口說話。

儘管馬爾溫德神情愉悅地再三保證蘭伯西「無所畏懼,毫無過失」,但這家公司基本上就是個隨時可能炸開的火藥桶。馬爾溫德很清楚這家公司最不可告人的祕密已經被記載在公司內部那份殺傷力最強的文件裡,亦即眾所皆知的自評報告(SAR),也就是拉吉達.庫馬秀給董事會看的那份批判內容毫不留情的 PowerPoint 簡報。

要是它已被徹底摧毀,馬爾溫德就不會有今天的處境。

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臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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向豐富多元的變質岩提問——《磐石紀事:追蹤 46 億年的地球故事》
貓頭鷹出版社_96
・2021/04/01 ・2564字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

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  • 文 | 貝鳶業如

變質隱喻

變質(「後來形成的」)岩石是岩石世界中少數的多語通曉者,一生至少曾在兩種不同的地質環境中居住過。這些岩石所代表的是多元文化,而非文化熔爐。變質作用與熔融無關,而與固態狀態下的再結晶有關,就跟粉狀的新雪被埋起並變得易碎一樣。因此,變質岩的結構和成分風格各異,是其所棲環境的混合產物,這使變質岩成為所有地質文章中最豐富的一種。

變質沉積岩是其中最易閱讀的一種,因為它們可能尚保有分層、漣漪紋,甚至化石等可見的特徵,於是可以由所形成的變質沉積岩(也就是它們的原岩,意為「第一岩石」)中分辨出此種岩石。這就好像你憑著耳朵上一道疤痕的形狀,而認出一位你自孩提時代後就再沒見過面的老朋友。但即便再結晶作用和變形作用已然抹去這些特徵,變質岩的成分還是記錄著自己的起源身分(雖然外貌變了,你的朋友還是記得很久以前的某個夏天,曾與你一同在海灘消磨時光)。

大理岩是由石灰岩加熱所形成,而這兩種岩石主要也都由方解石礦(碳酸鈣,CaCo)所組成。

意大利托斯卡尼的大理石采石場。圖/Pixabay

大理岩之所以呈半透明狀,單純就是因為再結晶顆粒的平均尺寸較大之故。板岩、千枚岩和片岩是頁岩(泥岩)不斷經由高溫烘烤而成。晦暗無光澤的黏土會依變質作用壓力與溫度條件的不同,而形成閃亮的雲母、耐看的紫色石榴石或天藍色的藍晶石,全都是由原來黏土中本來就有的鋁和矽重組而成。

此類只在相當嚴格的物理條件範圍內才會形成的礦物,稱為指標性礦物,是烙印在岩石生涯旅程各個不同關卡的印記。地質學家研讀指標性礦物,便能夠就特定岩石從其起源一路追溯到最深的掩埋處所,再回到他當初無意間撿起這塊岩石的地表。像鑽石這種主要藉由壓力而形成的礦物,是良好的地壓計,提供了礦物形成之時,岩石所處深度的測量讀數。其他只在特定溫度下才會結晶形成的礦物,則被當成地熱計使用。這些受壓力和溫度影響的礦物即便在旅行前往地表時,依然是其宿主岩石的亞穩成分,這就像大雪堆在氣溫升至冰點上之後,還可以繼續存在一段時間。不過,從熱動力學的角度來看,鑽石不盡然恆久遠。與在地表的情況不同的是,鑽石會慢慢劣化成另一種平凡得多的碳結晶形態——石墨,也就是用來製造鉛筆芯的「鉛」。好在對珠寶商和客戶而言,鑽石劣化要耗去好幾段的地質時間。

藉由壓力而形成的鑽石,是良好的地壓計。圖/Pixabay

指標性礦物是辨識岩石變質時構造環境的關鍵。在地球大陸地殼的洞穴裡,溫度會以每公里攝氏二十度的速率穩定上升。

此種變化在礦坑深處便可直接觀察得到,在礦坑的較深處,溫度之高可能使人熱到無力。有些變質岩所含有的礦物集合與這種地熱梯度一致。也就是說,礦物所記錄下的溫度,正與我們預期中岩石所經歷受的壓力(深度)相當。這種以常見方式發展成熟的岩石所經歷過的,稱為一般性的深埋變質作用。

但許多其他的變質岩石所記錄下的溫度和壓力高峰情況,卻與這種典型的地熱梯度並不一致,亦即就岩石所到達的深度而言,這些岩石成分所暗示的溫度要不是太高,就是太低。

這意味著岩石是在熱混亂的情況下產生變質,而這正是岩漿或構造活動的標記。

若一塊岩石所含的指標性礦物在低壓下記錄到高溫(就像天才兒童過早深入成人世界),那麼這岩石必然曾在接近熱源處產生再結晶,熱源則多半是地底的大塊岩漿。

經歷接觸變質作用的岩石,所接觸的熱源大部分為地底的岩漿。圖/Pixabay

此種岩石所經歷的,稱為接觸變質作用。相反地,若一塊岩石含有高壓礦物(如石榴石、玉、罕見的鑽石等),卻從未經歷過相應的高溫,那麼這塊岩石位於深處之時,必然有某種東西使之冷卻,或至少將之隔絕開來(就像一個天真的成人過著異乎尋常受保護的生活)。

岩石是效能極低的熱導體,因此一塊岩石(尤其是大塊的岩石)是有可能在被熱得多的岩石包圍的情況下,依然保持著涼爽。

「隱沒帶」海洋地殼因自身重量的拉扯而下沉(就像厚重棉被掉下床去)回到溫暖地函之處,此處便是此種隔絕現象可能出現的地質場景。海洋地層運動進入地函(對流循環的下降部分)的速率,較其因傳導而升溫的速率快了許多倍(岩石很不容易因傳導而增溫),因此海洋地層在隱沒到地函裡千百萬年後,依然能夠保持異常冰冷的表層,這一點甚至可由地震「觀察」得到,因為穿行地球內部的震波在通過這些較冷地帶時,運動速率會提高一些。

已進入隱沒帶的岩石有時候又會再度回到地表,但我們對這種地球消化不良的現象所知極少。這些岩石含有高壓低溫礦物的特徵,很容易被辨識出來。這些岩石稱為藍片岩,因為其中一種富含鈉、稱為「藍閃石」的礦石呈牛仔布色而得名。藍閃石非常罕見,但科學期刊討論它們的篇幅卻很多,因為它們明確地訴說進入隱沒帶的旅程,使我們全都能夠免於走這一遭。再說一次:你得找到對的岩石提問才行。

圖中礦物深藍色的部分即為藍閃石。圖/wikimedia

與隱沒有關的變質岩無疑為地球所獨有。月球、水星、火星和金星上沒有將岩石從地表推回地底深處的構造循環作用,因此應該沒有變質岩的存在(除非你要把因隕石撞擊而受創,發生驚嚇變質的岩石也算進去)。

火星和金星上大規模的火山作用可能使較老的岩石被覆蓋住,因而經歷了深埋變質作用,但由於缺乏有效侵蝕媒介的存在,這些岩石就一直無聲地停留在難以企及的深處,無法到地表來訴說它們的故事。

——本文摘自《磐石紀事:追蹤 46 億年的地球故事》,2020 年 12 月,貓頭鷹出版社
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貓頭鷹是智慧的象徵。1992年創社,以出版工具書為主。經過十多年的耕耘,逐步擴及各大知識領域的開發與深耕。現在貓頭鷹是全台灣最重要的彩色圖解工具書出版社。最富口碑的書系包括「自然珍藏、文學珍藏、台灣珍藏」等圖鑑系列,不但在國內贏得許多圖書獎,市場上也深受讀者喜愛。貓頭鷹的工具書還包括單卷式百科全書,以及「大學辭典」等專業辭典。貓頭鷹還有幾個個性鮮明的小類型,包括《從空中看台灣》等高成本的視覺影像書;純文字類的「貓頭鷹書房」,是得獎連連的知性人文書系;「科幻推進實驗室」則是重新站穩台灣科幻小說市場的新系列,其中艾西莫夫的科幻小說,已經成為台灣讀者的口碑選擇。