多環芳香烴竟可能是塑造生命的模板

古老星系中發現有機分子？我們離第三類接觸還有多遠？

韋伯正式展開拍攝任務已經屆滿週年，最近也傳回來許多過去難以拍攝到的照片。六月初，天文學家在《自然》期刊上發表了這張照片，在藍色核心外，環繞著一圈橘黃色的光環。

這是一個星系規模的甜甜圈？這是一個傳送門？還是外星文明的戴森環？

——都不是！其實，這是一個含有有機物多環芳香烴的古老星系，其名為 SPT0418-47。因為名字很長，以下我們就簡稱為 SPT0418 吧！

這個觀測結果有什麼特殊意義？這代表我們發現外星生命了嗎？

SPT0418 是怎麼被拍到的？扭曲時空的重力透鏡！

一年前，在韋伯望遠鏡傳回第一組令人震撼的照片時，我們製作了兩期節目來介紹韋伯望遠鏡，和它在天文觀測史上跨時代的重要意義。在那之後，也有不少泛糰敲碗，希望我們可以再繼續介紹韋伯望遠鏡的後續發展。

這次在週年前夕公開的這張 SPT0418 照片，是一張標標準準因為重力透鏡而形成的美麗照片。「重力透鏡 Gravitational Lensing」這個概念，相信有在關注天文物理的泛糰們，應該都有聽過。愛因斯坦的廣義相對論告訴我們，星系與星系團的龐大質量會扭曲它們周圍的時空，就像一面星系尺度的超級放大鏡一樣，可以在光線通過時改變它們的走向，從而扭曲背景星系的影像。而如果背景星系與前方的前景星系剛好前後對齊的話，重力透鏡效應還能將背景星系扭曲成美麗的環型，這個環型被稱為「愛因斯坦環 Einstein Ring」。

乍聽之下，重力透鏡會扭曲背景星系影像，好像會干擾觀察，是個缺點。但實際上重力透鏡在扭曲影像的同時，也會聚焦背景星系發出的光，從而讓背景星系變得更加明亮而容易觀測，讓天文學家可以看到更遠或更暗的天體。因此雖然扭曲的影像會增加分析上的麻煩，但天文學家其實非常喜歡觀測這些受重力透鏡效應影響的天體們。甚至會專門安排觀測計畫，拍攝這些受重力透鏡效應影響的區域。這次的主角 SPT0418，正是韋伯太空望遠鏡針對重力透鏡效應開展的「TEMPLATES 」觀測計畫的其中一個觀察對象。

SPT0418 是一個位於時鐘座（Horologium）方向，距離地球約 123 億光年遠的古老星系。最早在南極望遠鏡（SPT）的觀測資料中被發現，並在後續以阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列 ALMA 進行的觀測中，確認了它是一個富含大量塵埃，而且正在以每年約 350 個太陽質量的超高速率生成恆星的星系。

在我們與 SPT0418 之間，還存在著一個前景星系。正是這個前景星系的質量扭曲了周圍的時空，像一片巨大的放大鏡一樣將背後的 SPT0418 扭成了漂亮的愛因斯坦環。

在這張經過調色的照片中，中間的藍色部分就是前景星系，旁邊的橘色環則是因為重力透鏡而扭曲的 SPT0418 。得益於這個重力透鏡，SPT0418 的影像被增亮了三十倍以上，非常適合讓天文學家一窺早期宇宙中星系的狀態，因此被選為韋伯的觀測目標。

那麼，這次的觀測又有什麼重要意義呢？

多環芳香烴是什麼？看見它代表什麼意義？

這次的拍攝結果不能完全說是意外，因為在這個研究中，韋伯的目標非常明確，就是要尋找古老星系中的多環芳香烴。

在天文學上，多環芳香烴通常指兩個以上的苯環所組成的有機化合物的統稱，人們一般以它的簡稱「PAH」來稱呼它。

發現有機分子，難道這代表有生命存在於古老星系中嗎？其實不能這麼快下定論。

因為 PAH 廣泛存在於各式各樣的星系中，與其他由碳和矽組成的塵埃顆粒，同屬於星際塵埃的一部分。甚至在彗星、小行星、隕石中，都能發現各式各樣的 PAH。目前認為，宇宙中可能有超過 20% 的碳原子，都是以 PAH 的方式存在，只是環數不盡相同。

所以，雖然科學家認為，宇宙中的生命誕生，可能與這些這些遍布其中的有機分子有關。但發現 PAH，不能直接與發現生命劃上等號。

過去數十年的天文觀測結果也顯示，PAH 確實廣泛存在於星系之中，但是天文學家對於這些分子究竟如何形成？又是什麼時候形成的？目前還沒有共識。因此迫切需要更多觀測，例如這次的目標 SPT0418 是個距離我們非常遙遠的古老星系，對於研究宇宙早期星系以及 PAH 的起源就很有幫助。

觀察 PAH 的困難及韋伯望遠鏡的重大突破

然而，要觀察 PAH 卻不太容易。原因是這些 PAH 發出的光，波長主要都集中在幾微米到十幾微米的近紅外與中紅外線波段。這個波段的光線受到大氣層的吸收非常嚴重，幾乎無法從地面觀測，因此過去我們很難取得相關數據。想要尋找 PAH 的蹤跡，勢必得使用紅外線太空望遠鏡才行。

這時，就是韋伯大展身手的時候了。比起同樣專注於紅外光譜的前輩史匹哲太空望遠鏡，韋伯的鏡片直徑大了超過七倍，集光面積更是大了將近六十倍，這不僅讓韋伯能夠拍攝遠比史匹哲更清晰的影像，更可以在更短的時間內拍攝到更暗的目標。

得益於韋伯強大的觀測能力，在這個研究中它僅僅對著 SPT0418 曝光了不到一個小時的時間，就在 3.3 微米的波段找到了清晰的 PAH 發射譜線，確認了PAH的存在的同時，也打破了觀測到最遠的 PAH 訊號的紀錄。

此外天文學家也發現，韋伯所拍攝到的 SPT0418 與前幾年使用 ALMA 觀測到的影像並不全然相同。

由於韋伯拍攝的是 PAH 發出的近紅外光，而 ALMA 拍攝到的則是毫米尺寸的大顆粒塵埃所發出的遠紅外線，因此這可能代表 SPT0418 這個星系的不同部分，有著不同的塵埃組成。為甚麼會這樣呢？天文學家目前也沒有肯定的答案，需要更多的觀測來進一步釐清。

任務還在繼續！TEMPLATES 計畫持續追蹤 PAH 足跡

韋伯對 SPT0418 拍攝的照片，不僅打破了人類探測過離太陽系最遠的 PAH 訊號紀錄，更展示了在重力透鏡加韋伯的攜手合作下，能大幅拓展人類觀測遙遠星系的能力。除了 SPT0418 之外，天文學家還預計觀測另外三個被重力透鏡放大的星系，尋找並研究其中 PAH 的足跡，以解開星系與星際塵埃的演化之謎。

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文/ L編

中秋連假本是全家團圓的好日子，不料在這美好的節慶前卻爆出黑心豬油的壞消息，讓皎潔明月頓時矇上一層烏雲。我們吃著月餅瀏覽新聞，發現除了原料來源和責任追查，對於餿水油的危害程度卻沒有統一的結論。毒物科醫師說，餿水油一滴都不能吃[新聞來源]！食品科學教授又說，吃一點點的傷害微乎其微[新聞來源]，媒體甚至說在大陸有人「五臟六腑都被細菌吃掉了[新聞來源]！」先撇除媒體的說法，學者們都是根據相同證據表達意見，為何論點會大相逕庭？我們在相信或反駁專家言論的同時，對餿水油的瞭解又有多少？泛科學訪問長期研究食用油和食品安全的陳炳輝老師，從科學家的角度為大家提供一些食用油安全性的看法。

餿水油有多可怕？

假設本次黑心食用油的來源是餿水中的回收油，沒有皮革油或其他可疑來源，餿水油能再製成豬油流入市面的可能方法有二：以餿水油混入新鮮豬油，稀釋其中有害成分和氣味；或是經過精煉，加入氫氧化鈉中和餿水油中的游離脂肪酸，加入活性炭或皂土脫色，若有更完整的設備，也可經過高溫、高真空進行脫臭。如此一來，餿水油就能搖身一變，以全統香豬油的身份強勢回歸，矇騙消費者和法規的檢驗。

然而檢測合格的油，就是安全無虞嗎？這麼安全的話，是否真能回收餐飲廢油再製成食用油？陳炳輝教授語重心長的說：「食用油沒有這麼簡單啊……」食用油成分複雜，其安全需建立在良好的原料品質，雖然科學家可以推測油脂在加熱過程中發生的反應和產物，但沒有人知道餿水油原料所歷經的加熱次數和條件，無法精準推測反應產物，加熱產生的有害物質在精煉過程也不一定會被去除。所以，即使成品重金屬、酸價和最具代表性的苯駢芘皆低於限制量，也不代表未檢測的其他多環芳香族碳氫化合物（不含苯駢芘）、醛類、氧化膽固醇等有害成分都在安全範圍內，就算各個項目都符合標準，但所有成分的相乘效應可能比想像中還高，因此無法就這些檢測結果推論餿水油的安全，更何況檢驗項目的代表性還有待加強。

該怎麼檢驗才對呢？

食藥署的檢測項目有酸價、總極性物質、重金屬、苯駢芘和黃麴毒素等。酸價高代表油品已不再新鮮，可能經過高溫處理或存放條件不佳導致三酸甘油酯分解成游離脂肪酸；總極性物質代表油品在高溫中裂解產生的醛、酸、醇、酮等極性產物，總極性物質高代表油的品質下降，其中的醛類也是致癌物；而苯駢芘的五環結構，是油品高溫裂解時較難形成的產物，若測出超量的苯駢芘，就可以推測油品中也存在其他較易形成的致癌物，因此被當作檢驗的指標。

檢測酸價只能得知游離脂肪酸的含量，卻無法顯示有多少致癌物，更何況游離脂肪酸可能在精煉過程中被去除，我們也無法經由成品的酸價推測致癌成分。餿水油原料比單獨加熱的油品還要複雜，因為其中除了油脂裂解產物，也有食材在高溫下反應的產物，所以應該要增加其他檢測項目，才能加強可信度。陳教授建議增加的檢驗項目為膽固醇氧化物及雜環胺，前者係豬油中的膽固醇於加熱過程中形成，後者係高量蛋白質含量的食品於油炸過程中形成。此外，亦可考慮檢測丙烯醯胺，此化合物於油炸高澱粉含量的食品中較易形成。此三種產物對人體有致癌性和致突變性，是肉類油炸後的產物，可能因為烹煮過程而存在餿水油中。陳教授補充道：「檢驗餿水油的黃麴毒素其實沒有太大意義，因為黃麴毒素通常只存在豆類或花生等原料。」

科學家該怎麼說？

無論提醒民眾餿水油危害的醫生，或想要平息大眾恐慌的學者，都自認是摸著良心表達專業立場，然而陳教授認為，科學家應該依證據判斷是非，有幾分證據才講幾分話，現在食藥署只公布了五項檢驗結果，雖然全統香豬油的酸價和苯駢芘的濃度低於限制量，但如上文所說，其他有害成分種類和含量還未知，科學家不能就這些證據為餿水油背書。

既然知道了餿水油不是完全無害，那大家最關心的致癌物質危害程度呢？由於食品成分相當複雜，科學家只能從檢驗結果判斷餿水油是否有害，但無法單單依據這幾個成分的含量推斷這些餿水油的危害程度。科學家需要做長期的追蹤研究，或是拿餿水油進行動物實驗，判斷致癌程度，以及由血液生化值等結果，推測其對人體的危害後，才能告知民眾事情的嚴重性。說到這，陳教授語帶憤慨的補充：「若對事件還不瞭解就大放厥詞，真的很不負責任！」

除了事件爆發後的處理，學界平常就在進行食品安全的教育，除了進行食品安全的科學研究外，衛生福利部跟台灣食品科技學會也合作舉辦了食品安全與生活座談會，全國巡迴向民眾推廣食品添加物、食用油安全等相關資訊，建立民眾對食品安全的正確觀念。

學界在進行研究和推廣教育的同時，也對政府提出建議方針，陳老師認為，本次事件是政府失責，防範食安問題的方法要從法律和制度做起，加強預防式管理，掌握食品原料品質，同時對夜市攤販進行安全衛生的輔導，並且修訂特別法對黑心商人速審速決，祭出重罰絕不寬待，希望能有效遏止黑心食品的產出。最後陳老師無奈的說：「黑心食品防不勝防，消費者自己也要提高警覺，謹慎挑選食材的品質。」