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木衛一的火山活動有否比先前認為的還頻繁?

臺北天文館_96
・2014/08/08 ・1342字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 552 ・八年級
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在不同干涉波長下拍攝到的木衛一圖像。 Credit: NSF/NASA/JPL-Caltech//UC Berkeley/Gemini Observatory/W. M. Keck Observatory

木衛一(埃歐,Io)是除地球之外,已知火山活動最活躍的太陽系天體,也是唯一除地球之外火山活動噴發的是熾熱熔岩的太陽系天體。天文學家認為木衛一上的典型的大規模火山爆發約每年發生1~2次。但木衛一在2013年8月的2週之內,連續發生3次大規模的火山爆發,而且都比典型大規模火山爆發還亮許多。這讓天文學家不禁懷疑:木衛一的火山活動是否比先前認為的還要頻繁?

木星目前擁有67顆衛星,是太陽內衛星最多者。其中木衛一是著名的4大伽利略衛星之一,且是這4顆中最內側兼最小的,但直徑也有約3630公里,比我們的月球3476公里還大一些。由於木衛一的表面重力比地球低很多,因此火山爆發時,噴發出的火山碎屑向太空竄升的高度也會比地球上高很多,因而在火山上空形成一個很大、很高的傘狀結構。

2013年8月的這3次爆發,無論是爆發規模,或是爆發造成的熱輻射,都比典型的木衛一火山爆發大很多,是相當稀少的類型。從熱輻射相應的能量大小估計:這幾次爆發,在很短時間內就從裂隙向外噴出了數量非常龐大的熔岩,噴發速度非常快,熔岩流快速地向外擴散至很大範圍的地域上,估計熔岩流的體積高達上百立方公里,覆蓋的面積則多達數百平方公里。

前2次爆發都發生在2013年8月15日,噴發地點在木衛一的南半球。2次中較亮的一次噴發地點在名為Rarog Patera的破火山口(caldera,又譯為破火山口或火山臼),估計爆發產生的熔岩流多達130平方公里、厚達10公尺。另一次則發生在名為Heno Patera的破火山口,熔岩流面積廣達310平方公里。

3次中最劇烈、最亮的是發生在2013年8月29日第3次爆發,似乎是從一道長達數公里的裂隙噴出,形成如同火簾(curtains of fire)般的景致。這次爆發同時也是有史以來觀測到木衛一最亮的火山爆發中之一。科學家利用各式紅外望遠鏡與儀器進行觀測,結果顯示爆發溫度比地球現今典型的火山爆發還高許多,顯示可能與地球剛形成那段時期的岩漿組成成分類似。

木衛一上的火山爆發,可能類似太陽系內側類地行星年輕時刻畫其表面地形的過程,因此有科學家根據這幾次火山爆發所做的光譜觀測資料所發展的電腦模擬來預測岩漿爆發的狀況,將木衛一當作天然實驗室,藉機查探以便協助科學家瞭解所有類地行星表面早年歷史,進一步瞭解這些大規模爆發如何發生,發生速度有多快,以及可持續多久等。

首次發現木衛一火山爆發是在1979年。後來科學家藉由NASA的伽利略衛星於1996年開始近掠木衛一的觀測資料,配合地面望遠鏡來進行研究,結果顯示木衛一上的火山爆發和熔岩噴泉經常發生,形成熔岩河流或熔岩湖等。在1978年至2006年期間,僅發生13次大規模火山爆發,這還是僅有少數天文學家定期觀測這顆衛星的結果。有天文學家整理十幾年的觀測資料,繪製木衛一表面火山分佈圖,定出20幾個熱點,追蹤連續觀測資料後還發現這些熱點在2001年至2010年期間,空間分佈有明顯改變。

這些科學家因此相信,如果能提高觀測木衛一的次數,縮短觀測間隔,或許可發現更多次火山爆發,也或許可找出火山爆發的種類,縮小岩漿組成成分可能的範圍,並找出熱流的正確空間分佈狀況,以及這些熱點可能隨時間改變的情形。這些資料都可以讓科學家更瞭解木衛一內部加熱或冷卻的物理過程。

資料來源:Massive volcanic outbursts on Jupiter’s moon Io: More common than thought? Science Daily [8 August, 2014]

轉載自網路天文館

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臺北天文館_96
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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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渴望探索未知、擁有更好的生活,都是因為我們體內有「冒險基因」!——《欲望分子多巴胺》
臉譜出版_96
・2023/02/05 ・1911字 ・閱讀時間約 3 分鐘

現代人大約是二十萬年前在非洲演化出來,然後在十萬年前左右開始擴散到全世界。基因證據顯示,我們在剛演化出來時曾經遭遇過一場未知的重大事件,絕大部分的人類都在這場事件中死亡,因此現今全世界人類的血脈,都可以追溯到同一群為數不多的祖先。也因為這樣,和黑猩猩或大猩猩相比,人類整體的基因多樣性小了很多。

事實上,經過那場大災難後,人類的數量只剩下不到兩萬人;如果當初沒有離開非洲的話,人類很可能會就此滅絕,因此這場大遷徙對人類的存亡至關重要。

我們可以從這段近乎滅絕的過去,理解到遷徙的重要性。如果物種一直集中在某個小地方,就有可能因為一場乾旱、瘟疫或是其他意想不到的災難,徹底從世界上消失;而散布到不同的地區就像是買保險,就算一個族群被消滅,也不會整個物種消失。

人類遷徙路徑(紅色箭頭)。圖/維基百科

根據現代人遺傳標誌的出現頻率,科學家估計早期人類大約是在七萬五千年前遷徙至亞洲,然後在四萬六千年前抵達澳洲,至於進入歐洲又要再經過三千年。移入北美則是非常近期的事件,大約發生在三萬到一萬四千年前之間。

如今,人類幾乎占據了地球上的每一個角落,但我們這麼做並不是因為害怕滅絕的風險。

冒險基因

實驗發現,餵食多巴胺藥物的老鼠會出現更多探索行為。這些老鼠會更常在籠子各處打轉,也會更積極進入不熟悉的環境。那麼,早期人類會不會也是因為多巴胺的影響,才離開非洲向全球進發呢?為了找出答案,加州大學的科學家們彙整了十二份基因研究的資料,比較多巴胺基因在世界各地的出現頻率。

他們把重點放在編碼 D4 多巴胺受體(DRD4)的基因。

不知道各位是否還記得,多巴胺受體是一種蛋白質分子,會附著在腦細胞外面,等待多巴胺分子經過並捕捉這些物質;當受體捕捉到多巴胺,就會在細胞內引發一連串化學反應,改變細胞的行為。

前面討論尋求新鮮感和政治意識形態的關聯時,就有提到這個基因,也說過基因會有不同變化型,稱做等位基因;等位基因代表著基因編碼中的微小差異,正是這些差異賦予了人們各種不同的性格。

擁有較長DRD4 基因的人會更願意冒險!圖/GIPHY

較長的 DRD4 基因,比如 7R 等位基因,會讓人更願意冒險。這些人耐不住無聊,會更積極追尋新體驗;他們是冒險家,喜歡探索新地方、新想法、新食物、新藥物。當然,他們也不會放過做愛的機會。全世界每五個人裡就有一個擁有 7R 等位基因,但不同地區比例差異很大。

多巴胺愈高,走得愈遠

研究人員採用的基因資料涵蓋了北美、南美、東亞、東南亞、非洲和歐洲等史前人類最主要的遷徙路徑。分析結果清楚顯示,分布愈靠近遷徙起點的族群,就愈少人擁有較長的 DRD4 等位基因;距離起源地愈遠,這些等位基因就愈普遍。

其中一條遷徙路徑從東非開始,經東亞穿越白令海峽,抵達北美洲後又繼續往南美洲前進。這是人類最長的遷徙路徑之一,而研究人員也發現,在走到終點的南美洲原住民裡,擁有長多巴胺等位基因的人,比例竟高達百分之六十九,位居全路徑之冠。而遷徙距離較短、選擇在北美洲定居的族群中,只有百分之三十二的人擁有這類等位基因;中美洲原住民則介於兩者之間,這類人占了百分之四十二。平均來說,每遷徙大約一千六百公里,擁有長等位基因的人口就會增加百分之四點三。

在多巴胺的影響下,人們會離開既有的社群,前往探索未知世界。圖/Envato Elements

確定 7R 等位基因和族群的遷徙有關後,下一個問題就是為什麼會這樣。這些基因為何會在長途遷徙的族群裡這麼普遍?最明顯的答案是因為多巴胺會讓人不知滿足、坐立難安,並想要得到更多。

在多巴胺的影響下,人們會渴望更好的生活。正是這樣的人才會離開既有的社群,前去探索未知的世界。

——本文摘自《欲望分子多巴胺:帶來墮落與貪婪、同時激發創意和衝動的賀爾蒙,如何支配人類的情緒、行為及命運》,2023 年 1 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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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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為什麼「電車難題」那麼難?因為我們同時擁有理性與感性的心!——《欲望分子多巴胺》
臉譜出版_96
・2023/02/04 ・2336字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

法蘭克.赫伯特(Frank Herbert)的科幻小說經典《沙丘》(Dune)裡面有一段情節,是要看看主角能不能抑制當下的動物本能,證明自己是人。

老婦人要主角把手伸進黑盒子裡,承受難以想像的痛苦,同時拿一根毒針抵著主角的脖子,如果主角把手抽出來,就刺下毒針結束他的生命。老婦人說:「你知道動物落入陷阱的時候,會咬斷自己的腿逃走吧?但只有動物才會這麼做。人類會待在陷阱裡,忍痛裝死,這樣才能殺死設下陷阱的人,從此消滅族人的威脅。」

能不能抑制住當下的動物本能,證明自己是人?/YouTube

決定情緒表現

某些人天生就比較會壓抑情緒,部分原因,就是每個人的多巴胺受體密度和性質未必相同。

多巴胺受體決定多巴胺分泌的時候,大腦會有怎樣的改變,它跟每個人的基因有關。研究人員測量受試者腦中的多巴胺受體密度(包括受體的數量有多少,以及排列得多緊密),比較受體密度與「情緒疏離程度」(emotional detachment)之間的關係。

科學家用受試者有多麼願意分享個人資訊、有多麼願意與他人交往,來測量每個人的疏離程度。結果發現,多巴胺的受體密度,與受試者的情緒疏離程度呈正相關。受體密度高的人,情緒也比較疏離。另一項研究中,疏離程度得分最高的人,認為自己「冷漠、孤傲、容易記恨」;疏離程度最低的人,則認為自己「太愛照顧別人,容易被利用」。

情緒的展現與多巴胺受體密度有關。圖/Envato Elements

人們的「疏離程度」大部分介於中間,既不冷漠,也不會天天想要照顧別人,而是依環境決定會怎麼做。當目標在我們身邊,近距離直接接觸,或者當我們關注當下,我們腦中的「當下分子」迴路就會啟動,讓我們變得溫暖而重感情。

但當目標遠在天邊,當下看不到摸不到,或者當我們進行抽象思考或關注未來,腦中的理性層面就會浮現,讓我們變得不近人情。倫理學的「電車問題」,就清楚顯示這兩種思維都在我們腦中:

失控的列車沿著軌道衝向五名勞工,如果什麼都不做,他們必死無疑。不過軌道旁邊剛好有個路人,只要把他推到軌道上讓列車撞死,列車就會減速,五個勞工就能及時逃脫。是你的話,會把路人推下去嗎?

在這種敘述情境中,大部分的受試者都無法把路人推到軌道上,他們會說即使是為了拯救五個人,也無法親手殺死一個人。他們因為腦中的「當下分子」而產生同理心,壓過多巴胺的理性計算。

故事敘述的方式,讓受試者覺得路人就在自己身邊,把他推下軌道的感覺會留在手上;這時候,「當下分子」就會大量分泌,除了最疏離的人以外,幾乎都無法下手推人。

面對失控的列車,你會如何選擇?圖/Envato Elements

離得夠遠,就殺得下手

不過既然五官感受得到的周圍區域,最容易受到當下分子的影響,那麼如果逐漸遠離現場,當下分子是不是就沒那麼能夠影響決策?當我們離自己得殺的人愈來愈遠,當我們從當下分子掌控的周圍區域,退到多巴胺掌控的外界區域,我們是不是就更願意,或者說更能夠用一個人的性命來交換五個人的性命?

我們可以先從消除身體接觸開始。假設你站在一段距離之外,手裡握著一個軌道開關;電車正衝向五個人,但你只要扳動開關,電車就會駛向另一個軌道,撞死一個人。這時候,你會扳動開關嗎?

接下來請退得更遠。你坐在辦公桌前,控制全國火車的行駛路線。忽然電話鈴聲大作,幾千公里外的鐵路工人說列車失控,即將撞上五個人;你只要按下手邊的開關,就可以切換軌道,但會讓電車撞死一個人。這時候你會按嗎?

最後我們來到最抽象的情境,一個「當下分子」幾乎無從作用,幾乎只剩下多巴胺的情境:你是鐵路系統工程師,正在設計各種緊急應變方案。你在鐵軌旁邊安裝了攝影機,可以即時蒐集鐵軌上的資訊;而且寫出了一個程式,可以根據當下的狀況即時切換列車軌道。你會讓這個程式在未來遇到電車問題的時候,犧牲一個人去拯救五個人嗎?

你會為了救五人,犧牲一人性命嗎?圖/維基百科

這幾個敘述方式差異很大,但結果其實都一樣:
如果要拯救五個人就得殺掉一個人,如果不想殺人就得放五個人去死。

但不同的場景引發的反應卻不相同,很少人願意親手把人推到鐵軌上;但絕大多數的人都毫不猶豫地讓程式切換鐵軌,盡量減少死亡人數。這就好像我們腦中住著兩顆完全不同的心,其中一顆心只根據理性來判斷;另一顆心則很重感情,即使知道對大局不利,也無法下手殺人。

理性的心只在乎能活下來的人愈多愈好,感性的心卻同時在意其他事情。

多巴胺迴路的活躍程度,大幅影響了我們偏向哪一顆心。

——本文摘自《欲望分子多巴胺:帶來墮落與貪婪、同時激發創意和衝動的賀爾蒙,如何支配人類的情緒、行為及命運》,2023 年 1 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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