2年前地球差點被1976年以來最強的CME擊中

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

科學新聞解剖室—案件編號 17

案情

自從全球暖化議題從科學家研究進入日常茶餘飯後的民生話題之後，「氣候變遷」、「氣候異常」似乎變成了一句口頭禪，時時搔動我們的敏感神經。加上近期 PM2.5 的情形每況愈下，灰濛濛的空氣品質真是讓人心情糟透了，就在這樣的氛圍下，日前 LINE 的親友群組又傳來一則驚悚的報導，是中時電子報網站 2016 年 3 月 7 日刊登的〈氣候亂象！霍金：地球最快 2030 年世界末日？〉這篇新聞。是啊是啊，世界末日又來了！（狼來了狼來了狼來了）

新聞首段指出：

…知名宇宙物理學家霍金爆出驚人言論：在未來 15 – 20 年內，太陽將會進入到休眠狀態，太陽的這種變化，將對地球造成毀滅性的影響，難道地球將會在數十年內迎來世界末日，最早 2030 年滅亡嗎？……

噢…..這次竟然是物理大師霍金說的耶！這可不能等閒視之，畢竟霍金是當代極富盛名的大科學家，如果是真的，那解剖員就得好好地為接下來的 20 年打算，如果是假的，那也要還給霍金一個公道。就讓我們拿起隨身攜帶的兩把手術刀，一層一層地來看看事情的原貌。

解剖

科學疑點一：太陽活動減少，世界就會毀滅嗎？

 ……霍金預言說太陽將在 2030 年休眠，這將導致地球氣溫大幅度下降、使得地球步入小冰河期。……由瓦倫蒂娜紮爾科夫教授與團隊研發的太陽活動週期新模型，……預測到太陽活動將在 2030 年左右減少 60%，屆時地球將很有可能進入小冰河期。…

這一段新聞的內容似乎在說明霍金預言 2030 年太陽要「休眠」，而且研究團隊也預測太陽活動在 2030 年會減少 60%。屆時人類就要進入冰天凍地的小冰河期。但值得思考的是，太陽活動真的和地球的氣候變化有關係嗎？科學說明因果關係時要非常謹慎，所以科學家真的有這樣說嗎？

這裡面其實有幾個不同的概念被混淆了，首先，這裡所指的「太陽活動」並不是我們日常生活中看到太陽發光發熱的現象，而是指人類透過天文儀器才能觀察到的太陽表面活動現象，例如太陽黑子（Sunspot，最容易被觀察到的太陽活動）、日珥（Solar prominences）、閃焰（Solar ­flare）等等。地球可以孕育生命，依靠的是太陽核心的核融合反應，再以熱輻射的形式傳送給地球，根據太陽中氫的含量來看，太陽核融合反應還可以維持近 100 億年（噢噢）。因此，「太陽活動減少」似乎不能那麼快地就直接等同於小冰河期的來臨，當然距離「世界末日」就更遙遠了。

再來，「小冰河時期」和太陽的關係其實是很複雜的，過去地球上出現小冰河期的特點之一是冰川迅速擴張，發生的時間約是從 1550 年持續到 1850 年之間。從數據資料來看，其中有三個冰河期高峰是 1650 年、1770 年、1850 年，如果我們再對照圖一的太陽黑子活動狀況來看，除了圖表最左邊的蒙德最小期（Maunder Minimum, 1645-1715）太陽活動不活躍之外，1770 年與 1850 年的太陽活動仍然相當穩定。所以，太陽活動和小冰河期之間的關聯還有待時間提供更多的證明，可別急著就這樣下定論喔。

其實當研究團隊預測 2030 年的太陽活動降低 60% 之後，英國《每日郵報》（Daily mail）刊登報導就指出 2030 年人類會進入小冰河時期。隨後國際天文學協會就立即發佈了一篇新聞稿，說明從 1700 年到現在的太陽活動其實都非常穩定，很難再以太陽活動趨勢來解釋工業革命以後到 20 世紀的氣候變化。從這裡可看出新聞報導對太陽活動有明顯的錯誤認知與解讀，透過種種證據與解剖員的推論，霍金和研究團隊有可能被栽贓了，究竟真相如何，就讓我們繼續看下去。

科學疑點二：霍金到底說了什麼？！黑鍋不是這樣背的……

經過解剖員們繼續搜尋相關資訊、抽絲剝繭之後，蓋章認證霍金根本沒有說過 2030 年地球要進入小冰河期這樣的話，整起新聞報導和霍金根本毫不相干（一腳踢開霍金背上的黑鍋）。那麼為什麼會有霍金會被抓來當發言人呢？

從搜尋的資料顯示，這次最早將霍金和 2030 年世界末日做連結的新聞來自於「中國網東海資訊」，標題是「2030 年太陽休眠 地球傳聞：霍金預言末日說世界末日十大猜想」。這篇新聞有標示是引用自前一天「中國經濟網」的報導，標題是「專家稱 2030 年太陽將”休眠” 地球進入”小冰河期”」。噢？僅僅過了一天，霍金就從科學家變成了末日預言家，這太神奇了！

為什麼這些新聞要找上霍金而不是其他科學家呢？目前最有可能的起點是霍金在 2010 年接受 Bigthink 網站的訪談「Abandon Earth—Or Face Extinction」。訪談中，霍金認為在未來的幾百年內人類將很難避免在地球上發生災難，為了分散風險，他認為人類應該前往太空，而非僅僅守於地球。其中有段話正是對應媒體錯誤轉錄的末日說：“But I’m an optimist. If we can avoid disaster for the next two centuries, our species should be safe, as we spread into space.” 霍金這段話主要是說，如果人類可以撐過接下來兩百年的災難，那是因為人類已經在太空中展開生活。所以這段話的重點不在於說明究竟是哪一種災難，而是在討論未來災難的可能風險，霍金主要是要強調人們必須對科學、風險有基本暸解，才能對未來做出明智的解決策略。顯然媒體不僅畫錯了科學家的重點，還將霍金舉例的兩百年解釋成世界末日，腦補神技令人咋舌。

順道一提，這則新聞中的研究團隊分析近 33 年（1976 – 2008）的觀測資料，終於可以成功預測太陽活動週期，並達到 97% 準確率，而預測結果也連帶顯示 2030 年太陽活動將會下降 60%。由於過去科學家觀測到如此不活躍的太陽活動時期是 1645 – 1715 年間，也就是蒙德極小期，而這段歷史時期只是恰好遇到 1650 年開始的第一個小冰河高峰，我們在前面已經知道無法用太陽活動解釋氣候變化，所以科學家對於 2030 年的預測結果也不代表小冰河的到來，但是如果媒體不去深入瞭解，很容易過度解讀成「太陽活動減少就等於小冰河期的來臨」。然而研究團隊從頭到尾都沒有在預測兩者之間有任何關係，他們發表研究成果的目的並不是要提出世界末日的預警（鄉親啊，請冷靜）。

在這則新聞裡，媒體專挑大咖的科學家來背書，也曲解了研究團隊的內容，集三個黑鍋可以兌獎嗎？！（舉手發問）

接下來看看媒體上的問題：

媒體疑點一：原來打臉一次不夠用？！

初看這則新聞時，發現在報導的文末有註明文章來源是「科技頭條」，解剖員點進去網頁一看，是中國網易網站在 2016 年 3 月 6 日刊登的一篇新聞：〈世界末日說又來了，這次是 2030 年地球滅亡〉，而網易的新聞又標示來源是另一個「科技頭條」。在這個尋找粽子頭的過程中，解剖員赫然發現這可是一則拼貼舊聞的新聞啊（啜茶）。

這一切的起點是英國皇家學會 2015 年 7 月舉辦的天文學會，其中的一篇研究發表，接著英國《每日郵報》以 “Is a mini ICE AGE on the way? Scientists warn the sun will ‘go to sleep’ in 2030 and could cause temperatures to plummet” 為題報導。這麼火熱的議題，竟然馬上延燒到中文世界來。當時事件發生的第一時間，PanSci泛科學和中國果殼網都有撰文說明轉譯報導中對科學研究理解的錯誤，沒想到今年再度捲土重來，不僅把小冰河期置換超級吸睛的世界末日，內文更有兩大段原封不動來自 2015 年「中國日報網」的新聞，更誇張的是硬把霍金推上舞台吸引鎂光燈，太無言了！

解剖員還原一下這篇新聞的生產過程如下圖二，大概就是從過去的發燒議題中抓取片段、重製，然後再登場，媒體不需要檢視、查證，只需動動手指頭轉載就一切搞定。

媒體疑點二：別裝了，你是「類內容農場」！

中時電子報在這篇報導中，在文字的設計上特別用了兩個問號，分別是標題「氣候亂象！霍金：地球最快 2030 年世界末日？」和第一段的最後一句「難道地球將會在數十年內迎來世界末日最早 2030 年滅亡嗎？」用問句保留一點空間，似乎也就可以規避一些責任，但是卻難掩過程中的各種粗糙作法。

其實這篇報導轉載的內容並非原出處，除了已經不知經過多少手的轉處理之外，通篇內容有 90% 以上援用「網易」網站的新聞，品質很值得懷疑。再仔細一看，這篇報導是出自中時電子報網頁的「圖輯區」，圖輯區的每一篇文章都有搭配一張至數張吸引人的圖片以及內容農場式的標題，可以說是圖文並茂，十分吸睛。這篇「世界末日說」的報導為例，截至 3 月 15 日的點擊率是 234,650次，相當驚人呢！只是在這個專區裡面，轉載一些內容農場文章、賺點擊率、拼流量等方式，其實已經是一種主流媒體向內容農場傾斜的作法，我們過去曾介紹過「類內容農場」這個概念，在這裡我們似乎也嗅到了同樣的味道。

媒體疑點三：「世界末日說」──人類共同的鄉愁

這篇新聞第一段劈頭就指出：世界末日說我們經歷了好幾個，其中最厲害的是 2012 世界末日，伴隨著電影使人人心惶惶。「世界末日」這幾個字好像具有一種票房的魔力，很容易能夠抓住人們的目光，尤其在這個變動不安的現代社會裡，似乎是全世界人們共同的鄉愁。

一直以來，我們對這類的新聞不會陌生，例如：〈12 月 21 日 末日預言「馬雅曆沒提」〉、〈傳說中末日，就在今天…末日會來嗎？ NASA 電話被打爆〉、〈天國近了？盤點歷史世界末日 8 大預言〉、〈2016 年成世界末日？5 大災難預言你聽過嗎〉等等，連名為《世界末日》的這部電影的票房都是 1998 年最高，就連維基百科都有一個「末日預言列表」，這些故事已經把我們說得彷彿真的經歷過好多場世界末日。

世界末日、世界第一、史上最慘……等等極端的詞彙，確實很能夠引起我們心裡的共鳴，但它也可能像是在陽春麵裡面灑進太多的胡椒，原本是茶餘飯後的提味用途，卻反過頭來喧賓奪主地壞了整個主餐的味道。有趣的是，這篇報導一邊援用《明天過後》電影來體現十足的災難效果，最後卻不忘非常正經、八股且科學地提醒大家「當務之急還是要減緩暖化」，這句話讓解剖員像是在末日的警鐘中驚醒……然後再跌入另一個更迷惘的末日。

解剖總結

解剖員們最後總結，這篇新聞是一篇拼貼舊聞的報導，媒體不僅便宜取用二手新聞、缺乏查證、便宜行事；此外，對於科學研究的錯誤解讀失真、誇大，混淆視聽。綜合以上分析，本解剖室給這一則新聞報導評以如下評價（13 顆骷髏頭）：

綜合剖析評比-科學偽新聞指數（滿分五顆）

「理論錯誤」指數：☠☠☠☠☠

「便宜行事」指數：☠☠☠☠

「戲劇效果」指數：☠☠☠☠

（策劃/寫作：簡克志、賴雁蓉、黃俊儒）

通常離熱源愈遠，溫度會愈低。太陽的可見表面稱為光球（photosphere），溫度約為絕對溫度6000K，但光球以上的太陽大氣層溫度卻達數萬度以上，甚至是最外層的太陽大氣—日冕（corona）的溫度是其表面的300倍以上。這樣反常的現象，是太陽物理迄今未解的謎題之一。

美國華盛頓天主教大學（Catholic University）暨哥達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）科學家Jeff Brosius等人近期提出報告指出：常態性發生的極微閃焰（nanoflare）是讓太陽大氣加熱到如此高溫狀態的主因；但由於極微閃焰規模甚小，因此迄今仍無法偵測到個別極微閃焰的活動。

更讓這些科學家驚訝的是：這個證據來自美國航太總署（NASA）最便宜的任務類型—探空火箭（sounding rocket）短短6分鐘的偵測結果。這個稱為「EUNIS」的探空火箭任務，是極紫外正入射光柵攝譜儀（Extreme Ultraviolet Normal Incidence Spectrograph）的縮寫，發射於2013年4月23日，以每1.3秒的速率蒐集溫度與性質差異均頗大的日冕物質資料。

科學家曾提出多種理論試圖解釋日冕溫度反常高溫的現象，多半涉及的是日冕中磁能轉換成熱能而使日冕溫度上升的過程。不同的理論對可觀測到哪種會影響溫度的物質有的預測也不同，但鮮少有大範圍面積的觀測解析度高到足以分辨哪種預測正確的狀況。

EUNIS探空火箭上裝載有靈敏度非常高的攝譜儀，從譜線狀態，可估算特定溫度下有多少物質出現的訊息。而又因地球大氣會吸收來自太陽的極紫外光，所以這種觀測必須在大氣以外的太空中進行。EUNIS探空火箭飛行至離地表約322公里的高空中，飛行時間僅有15分鐘左右，其中約僅6分鐘在大氣以上的時間能蒐集可用資料。

在飛行期間，EUNIS按預定計畫掃瞄太陽大氣中一個磁場結構複雜的活躍區（ active region）；這類活躍區常是大型閃焰（flare）或日冕物質拋射（coronal mass ejection，CME）等爆發活動的發生之地。進入攝譜儀的光，會按照不同波長分開，且因溫度頗高，日冕中不同元素會在光譜中形成特定波長的發射譜線（emission line），攝譜儀拍攝的就是這些光譜影像。每條發射譜線都可顯示在獨特溫度下的太陽物質，進一步分析還可獲知這種物質的密度和運動。

EUNIS主要觀測溫度約1000萬K的物質所發出的極紫外光。科學家提出假設認為日冕中有大量極微閃焰活動，可將物質加熱到1000萬K的程度。但這些物質冷卻得非常快，所以普遍觀測到的日冕物質溫度約在100萬～300萬K左右；然而，以EUNIS的靈敏度而言，仍能偵測到那些極高溫物質餘留的微弱亮光。EUNIS研究團隊終究成功地在攝譜儀影像中找到與1000萬K極高溫物質有關的譜線，雖然這條發射譜線並不強，但已足以清楚明白地分辨出造成這些譜線的極高溫物質，並成為極微閃焰確實存在的強烈證據。

不過，雖然已有數種理論議及，但對於極微閃焰產生機制還無定論。此外，也有極微閃焰以外的其他理論解釋日冕加熱的現象。這些科學家必須繼續努力，改善觀測工具和儀器後，蒐集更多觀測資料才能驗證他們的極微閃焰加熱日冕的理論是否正確。不過好在，至少沒有其他理論有預測這種極高溫物質的存在，所以極微閃焰理論還是很能站得住腳的。

轉載自 網路天文台