M94星系，環裡有環？

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

文/Steed

12月14日，中國的嫦娥3號著陸器成功在月球虹灣著陸區登月。儘管此次探月任務沒有跟美國NASA展開任何形式的合作，但NASA仍在官網上放出了一篇文章，簡述了他們對在月球探測方面取得的種種進展，還一一細數了目前仍在執行任務的4艘繞月衛星將對嫦娥3號登月展開怎樣的觀測。NASA指出，他們「將這次著陸視為一次全新的科研機會，或許能夠增進對月面大氣的研究和觀測。」以下內容就是NASA官網上那篇文章的部分摘譯：

自阿波羅計畫將12人送上月面以來，美國太空總署（NASA）一直致力於月球科學。憑藉「克萊芒蒂娜」（Clementine）和「月球勘探者」（Lunar Prospector）之類的現代探測器，以及最近完成的LCROSS和GRAIL等任務，NASA的科學研究已經幫助繪製出了月面地圖，確定了水冰的存在，還理解了我們這顆衛星不規則的引力場。NASA當前的月球任務，正在幫助NASA更好地理解我們的太陽系，給未來對其他行星天體的探測提供信息，讓我們離未來探測小行星和火星之類的目的地所必需的技術更近一步。

科學家目前正在利用4艘NASA的繞月衛星研究我們的月球。中國的嫦娥3號於12月14日登陸月球，或許會給它們提供一次機會來採集新的數據。美國和國際上的研究者將這次著陸視為一次全新的科研機會，或許能夠增進對月面大氣的研究和觀測。

嫦娥3號登月時，NASA的「月球大氣及塵埃環境探測者」（LADEE）、「月球勘測軌道飛行器」（LRO）和兩個被稱為「加速、重聯、湍流及電動力學月球－太陽交互作用」（ARTEMIS）的探測器，仍在繞月軌道上繼續它們的科學任務。

儘管美國和中國在這些任務之間沒有展開合作，美國的研究者從這次著陸中看到了潛在的科學價值。採集到的這些數據，將向國際科學界公開。

LADEE

LADEE，即「月球大氣及塵埃環境探測者」，配備著專業設備用於測量大氣成分和塵埃顆粒，或許能檢測到嫦娥3號登月時揚起的塵埃及排出的氣體所導致的月球大氣變化。

探測器原本的目標，是要研究月球原始大氣及軌道塵埃環境。利用探測器上攜帶的設備，科學家希望回答長期懸而未決的一個問題：月球上因為陽光照射而被帶上電荷的塵埃，能不能解釋幾次阿波羅任務期間檢測到的、在日出之前就出現在月球地平線上的光芒。

自11月10日降低繞月軌道開啟為期100天的首要任務以來，LADEE一直在收集科學數據。科學團隊已經為極其稀薄的月球外大氣層以及塵埃撞擊，建立了科學數據的基準線。在嫦娥3號著陸之前，LADEE團隊收集的數據已經覆蓋了一個完整的月相週期（29.5天）。

在嫦娥3號著陸前後，LADEE將利用它的中性質譜儀（NMS）展開額外的觀測。根據目前能夠獲得的、對嫦娥3號著陸系統的描述，研究團隊推測著陸推進系統將排出一些氣體產物，如水蒸氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳及氫氣。NMS將監測這些產物的密度。此外，LADEE還將繼續它的基準線觀測，以查看月面軟著陸能否對月球的背景塵埃及氣體環境產生足以檢測的變化。

LRO

2009年6月發射升空的月球勘測軌道飛行器（LRO），已經對月球的外大氣層進行了多項科學研究，並且取得了不少獨一無二的成果。這個探測器還拍回了大量清晰度空前的月面圖像。

在嫦娥3號登月的當天，LRO將進行多達8次的空間機動，利用它所攜帶的萊曼阿爾法測繪儀（LAMP）掃瞄著陸點附近的月面區域。這台紫外成像光譜儀將尋找嫦娥3號排出的煙塵。

從12月起，LRO上的相機（LROC）將有能力對著陸地點及月球車拍照，分辨率高達每像素大約2米。隨著月球的自轉將嫦娥3號的著陸地點帶到LRO的軌道平面以下，LROC每月都將有機會進行這樣的拍照觀測。反覆的成像觀測，將細緻地測量著陸造成的地表變化，以及玉兔月球車在月面上的運動。

LROC拍攝的照片能夠分辨出嫦娥3號降落引擎導致的地表變化，就如同它對過去的月面著陸器進行的同類觀測一樣。第一次嘗試拍攝時，光照條件不會太理想，因為著陸地點的太陽高度太低，但在接下來的幾個月裡，光照條件會有所改善。嫦娥3號著陸導致的月面大氣及地表的改變，將為LRO提供一個全新的科研機會，來仔細觀察月面上氣體的輸運，以及局部擾動對月面浮土的影響。

LRO不只傳回了未來載人及無人探測器所需的全部資訊，還顯示出月球要比科學家之前所想像的更加複雜、也更有活力。LRO將繼續向地球發回月球的數據，直到2014年10月。此外，它的任務還有可能再延期2年。

ARTEMIS

ARTEMIS衛星將協助LADEE解釋它對嫦娥3號登月所做的測量。

NASA的ARTEMIS任務由兩顆衛星構成，自2010年以來就在繞月軌道上運行。它們原本是NASA的另一項任務THEMIS的探測器，那項任務一共動用了5顆衛星。ARTEMIS任務讓NASA重新啟用了其中兩顆在軌衛星，以延續它們的科學使命。

第一顆ARTEMIS衛星（P1）於12月14日從距離月面不到200千米的地方飛掠。按照當前的計畫，這顆衛星將尋找與嫦娥3號登月有關的等離子體煙塵及磁場跡象。第二顆衛星（P2）將觀察原始的太陽風等離子體及磁場狀況。這些都是確定月面塵埃為何會揚起所必需的信息。

目前ARTEMIS的研究著眼於測量月球表面的靜電荷、月球在超音速太陽風中拖出的等離子體尾跡，以及月球與太陽風的相互作用。

轉載自果殼網

在史匹哲太空望遠鏡拍到的這張M94（或NGC 4736）中，看到的是幾個環？乍看下，會覺得好像有好幾個，但天文學家認為：環只有一個。

天文界一向也認為M94擁有兩個環，且二者大不同：一個很亮，結構緊密的內環，繞著星系的核轉，另一個環除了較黯以外，也比較寬，像大片恆星掉落在主要盤面以外。

然而，最近天文學家發現，此圖中以青藍色代表恆星光的這個外部環，搞不好可能只是光學錯覺。2009年一項研究中，天文學家曾結合了太空和地面望遠鏡的紅外線、紫外線、可見光及近紅外線資料，有了M94完整的圖像，進一步可得知，從我們的觀點看到這「兩個」旋臂，其實只是一個單獨而連貫的環。

但M94的內環，就不是光學幻覺了。被認為是「星爆環」（Starburst ring），在這塊小小的範圍裡，恆星生成速度相對地超快。一般誘發星爆的原因，多和兩星系間重力相互作用有關，但M94這個案例中，事實上，星系的橢圓形狀，可能才是星爆的主因。

另外，在星爆環的內環和旋臂狀外環間，還塞了一些東西，這些其實是星系的盤面。縷縷綠色絲狀的星際塵，乍看下雖然很像一組重重疊疊的環，事實上塵埃呈弧狀是受到旋臂的曲線緊密扭絞的影響。

M94距離我們大約有1700萬光年，離銀河系有點遠。1781年時由梅西爾的助手Pierre Méchain首度發現，並納入梅西爾天體總表。

在上圖中以藍色和青色顯示的紅外光，波長範圍介於3.6~4.5微米之間，代表恆星的光。波長8微米及24微米的光是用綠色及紅色表示，分別代表溫度比較冷一點和溫度略為偏暖的這兩種塵埃。史匹哲紅外太空望遠鏡的冷媒在2004年時告罄，這些紅外波段的觀測是完成於冷媒用光以前。（Lauren譯）

資料來源:Galactic Wheels within Wheels[2013.05.29]

轉載自網路天文館

科學家Kenji Hamaguchi等人利用歐洲太空總署（ESA）XMM-Newton、美國航太總署（NASA）錢卓（Chandra）和日本朱雀（Suzaku）等三架X射線觀測衛星進行觀測，呈現出一顆年輕類太陽恆星以高速自轉並向外噴濺大量超高溫電漿的劇烈行為。這或許是與太陽類似的恆星誕生時的普遍現象。

這類恆星是從氣體與塵埃組成的星雲中誕生。雲氣受到自身的重力影響而逐漸向內塌縮，在雲氣濃密的中心處形成一個原恆星（protostar，或稱為胎星），原恆星周圍則有氣體塵埃盤環繞。當氣體塵埃盤中的物質以每秒數百公里的高速持續向中心掉落，原恆星因而得以成長成一顆正式的新生恆星。

並不是所有物質都會落往原恆星，有一小部分物質會隨著原恆星南北兩極的噴流被高速向外拋出。這些噴流高度不穩定，其活躍程度便是氣體塵埃盤最內側區域的強烈活動指標。由於中間的原恆星被濃厚的氣體塵埃包覆，不易觀察這個最內側區域的狀況；然而，X射線卻可穿透這個濃密而不透明的區域。因此科學家們利用X射線監測一顆年輕的類太陽恆星，獵戶座V1647（V1647 Ori），企圖重新建構環繞恆星的氣體塵埃盤最內側究竟發生了什麼事。

獵戶座V1647位在距離地球約1300光年遠的麥克尼爾星雲（McNeil’s Nebula）中。Hamaguchi等人利用上述幾架X射線衛星監測兩次跨越數年的爆發事件，一次在2003～2006年，第二次則從2008年迄今未歇。觀察發現這兩次爆發事件中，恆星質量成長速度變快，X射線亮度陡然增加，溫度也劇烈增加至攝氏5000萬度。

Hamaguchi表示：或許是這顆恆星表面的磁場活動製造出超高溫電漿。太陽表面也有類似的磁場活動，但獵戶V1647的狀況卻是連結轉速不同的恆星與塵埃盤的磁場持續扭曲、斷裂、重新連結。引發恆星表面磁場活動的原因也可能是物質堆積到恆星表面所造成的。

此外，Hamaguchi等人還發現另一種規律地重複發生的X射線輻射變動，變動週期約為1天左右。以獵戶V1647的體積大小而言，這種規律的X射線變動，顯示這顆恆星自轉速度異常快速，瀕臨分崩離析的地步。同時，落在恆星表面的物質在恆星表面相反的兩處位置形成扁薄的熱點，隨恆星1天的自轉週期而轉動。Hamaguchi等人看到的規律性X射線變動，就是這些熱點隨恆星自轉，反覆出現或消失在我們視野中的結果。

可是，2004年和現今所觀測到的這個X射線輻射規律心跳，卻不盡相同，顯示這雖然是個雜亂無章的行為，但總歸恆星-塵埃盤系統間的大尺度結構可維持長達數年的穩定狀態，而不至於變化得過於快速。

資料來源：X-raying the beating heart of a newborn star[2012.07.04]

轉載自台北天文館之網路天文館網站