首度在太陽系以外發現含有水冰雲的證據

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

天文學家發現一顆極低溫天體，雖然它現在的表面溫度低到和行星差不多，但它可能曾有過多變多端的過往歷史，溫度變動極大，甚至可能在它年輕時有數百萬年的時間，表面溫度和一般恆星一樣熱。

這顆編號為WISE J0304-2705的極低溫天體，位在南天的天爐座方向，距離約在33~55光年之間，表面溫度僅有攝氏100~150度左右，是所謂的Y型棕矮星（Y dwarf）。Y型棕矮星是目前已知表面溫度最低的恆星類天體，讓恆星按溫度的光譜分類擴展成OBAFGKMLT。雖然WISE J0304-2705的溫度就介在金星和地球的表面溫度之間，但它們並不是類似地球這樣的岩質行星，反而比較類似木星這樣的氣體巨行星。

英國赫特福德大學（University of Hertfordshire）David Pinfield等人，利用廣角紅外巡天探測器（Widefield Infrared Survey Explorer，WISE）的觀測資料進行分析研究，最後發現這顆天體，因此其名稱中包含WISE，至於J0304-2705代表的則是這顆天體的赤經與赤緯座標。WISE採用中紅外波段進行觀測，波長比人類眼睛可見的還長，所以人眼不得見。發現WISE J0304-2705之後，Pinfield等人又利用8米雙子南望遠鏡（Gemini South Telescope）、6.5米麥哲倫望遠鏡（Magellan Telescope）和歐南天文台3.6米新技術望遠鏡（New Technology Telescope）等大型望遠鏡拍攝它的光譜，由光譜來估算它的表面溫度，並瞭解它的過往歷史。

到目前為止，已知的Y型棕矮星僅有20顆，WISE J0304-2705在其中是個特異份子，有著和其他Y型棕矮星不同的發射光譜特徵。Pinfield等人認為：從這顆棕矮星的化學組成或連同它的年齡來看，它可能是銀河系較老的成員星之一；這意味著它的溫度演化可能非常極端，開始時的表面溫度高達數千度，可是現在也頂多是杯沸騰茶水的程度而已。

WISE J0304-2705之所以會歷經這樣劇烈的冷卻史，是因為它是一顆所謂的次恆星天體（ub-stellar object），它的內部從未達到可點燃氫核融合反應的溫度，無法自行產生熱能，這讓它除了不具備正式的恆星資格外，也無法維持穩定的溫度，因此冷卻和變暗是它無可避免的命運。

如果WISE J0304-2705是顆年老天體，它的溫度演化將如右上圖所示（左上至右下）：在最初2000萬年左右，它的表面溫度約為攝氏2800度，約與像比臨星（Proxima Centauri，半人馬座αC星或南門二C星）這類紅矮星（red dwarf）相當。1億年後，它冷卻到攝氏1500度左右，大氣中的矽酸鹽凝結成雲。10億年後，它的溫度降至攝氏1000度左右，低到讓甲烷氣體和水蒸汽得以主宰它的表面。數十億年之後的現在，它已逐漸冷卻到攝氏100～150度。

WISE J0304-2705的質量約僅為木星的20～30倍，大約介在最輕的恆星和典型行星之間。但若以溫度的觀點來看，它則是從類恆星狀態演變成類行星狀態。

目前並不確知Y型棕矮星的溫度下限，太陽系鄰近區域中或許可能有許多溫度更低的各式天體尚未被偵測到。WISE於2009年發射升空，2011年2月休眠，2013年12月喚醒後繼續工作，預定可再延長3年任務時間。利用它在紅外波段的優勢，或許這3年內又會帶給天文學家們更多的驚訝與震撼。

資料來源：

• Planet-like object may have spent its youth as hot as a star/2014.08.05

本文轉載自網路天文館

天文學家早就已知我們自己太陽系中的木星、土星、天王星和海王星等氣體巨行星的大氣中含有水冰形成的水冰雲（water ice cloud），但尚未在太陽系以外的天體上偵測到過。卡內基科學研究所（Carnegie Institution for Science）Jacqueline Faherty等人利用位在智利的Las Campanas觀測站以FourStar近紅外相機進行研究，首度發現系外天體也擁有水冰雲的證據。

Faherty等人利用FourStar近紅外相機監測已知溫度最低的棕矮星們，在3晚共拍攝了151幅的影像中，發現編號為WISE J085510.83-071442.5（縮寫為W0855）的棕矮星含有水冰雲。W0855最早由NASA發射至太空中的廣角紅外探測器（Wide-Field Infrared Explorer，WISE）偵測到，並在2014年初公布；這些極低溫棕矮星都非常昏暗，天文學家並不確定能否利用地面上的觀測儀器予以探測。但FourStar近紅外相機成功偵測到W0855且還確認它含有水冰雲，讓這些天文學家喜出望外。

棕矮星的質量比恆星小很多而無法點燃核心的核融合反應，所以天文學家並不把棕矮星當成是正式的恆星，但也不會把棕矮星當成是氣體巨行星。棕矮星的表面溫度差異頗大，從和恆星類似到與行星差不多者皆有，其質量則介在恆星與行星之間。它們之所以引起天文學家的興趣，是因為棕矮星有著恆星形成過程的線索，同時因表面溫度與行星差不多，但因數量繁多且比系外行星稍亮一些，亦即比系外行星容易偵測研究，所以可以將棕矮星的一些大氣性質套用到系外行星上。

W0855是離太陽系第4近的系統，以天文尺度而言，簡直就是太陽系的隔壁鄰居一樣。將Faherty等人的W0855近紅外影像，和棕矮星大氣理論模型加以比對之後，Faherty等人發現有硫化物和水等成分凍結成雲的證據。Faherty表示：雖然理論預測系外行星大氣中含有冰雲，且冰雲的存在相當重要，但在這之前，從來沒有實際觀測到過。這些難怪Faherty等人會如此激動了。

資料來源：2014.09.09, KLC
First evidence for water ice clouds found outside our solar system
First Evidence for Water Ice Clouds Found outside Solar System

本文轉載自網路天文館

法國天文學家Philippe Delorme等人利用位在智利的超大望遠鏡（Very Large Telescope，VLT）和位在夏威夷的加法夏望遠鏡（Canada-France-Hawaii Telescope，CFHT），發現一顆不屬於任何恆星的疑似行星，正獨自在星際空間中流浪。這個天體距離太陽系僅約100光年左右，如果確認它是行星的話，那麼它將是離太陽系最近的獨立行星（free-floating planet，或譯為孤兒行星或自由行星）。這顆行星距離這麼近，又少了恆星過亮的光芒在旁干擾，提供天文學家一個特別的機會，可以直接且詳細地研究這顆行星的大氣狀況，並將研究結果應用在未來以儀器拍攝其他恆星旁的系外行星影像上。

獨立行星是行星級的天體，不似一般行星一樣，環繞某顆恆星公轉。以前也曾經發現過獨立行星，但之前的案例都無法確定這些獨立行星的年齡，因此無法確定這些天體究竟真的是行星，還是那有「失敗的恆星」之稱的棕矮星。

最新發現的這個天體編號為CFBDSIR J214947.2-040308.9，簡稱為CFBDSIR2149，這些研究學者從專門搜尋低溫棕矮星天體的CFHT棕矮星巡天計畫（Canada-France Brown Dwarfs Survey ，CFBDS）紅外觀測資料中先發現這個天體，之後才利用VLT做後續觀測分析，因此這個天體的編號為CFBDS計畫名稱+IR波段+天體赤經與赤緯座標的結果。

研究結果顯示CFBDSIR2149似乎位在銀河系內一個由年輕恆星組成的星流—劍魚座AB移動星群（AB Doradus Moving Group）中，劍魚座AB移動星群是離太陽系最近的移動星群，位在南天的劍魚座方向；移動星群內的恆星們一起朝一個特定方向漂流。一般認為星群內的恆星們應該是幾乎在同一時期內形成的，換言之，它們的年齡相差無幾。如果CFBDSIR2149真的與劍魚座AB移動星群有關，代表這個天體也很年輕。光從這一點，再結合更多這個天體的性質，包括溫度、質量及其大氣組成等，天文學家又可以說出一齣故事來。

由此可知，確認CFBDSIR2149和劍魚座AB移動星群的關係，確定CFBDSIR2149的年齡，是進行下一步研究的關鍵線索。在假設CFBDSIR2149與劍魚座AB移動星群的前提下，得出CFBDSIR2149的質量約為4~7倍木星質量，表面溫度約攝氏430度（與金星差不多），年齡則與劍魚座AB移動星群相仿，約5000萬～1億2000萬年左右。這是第一個在移動星群中找到的獨立行星級天體，這個與移動星群之間的關係，讓它成為天文學家眼中最有趣的疑似獨立行星。不過，也不能完全排除這個天體只是恰巧在劍魚座AB移動星群方向，與這個移動星群無關的可能性；不過研究學者們經由分析CFBDSIR2149的自行運動估算CFBDSIR2149與劍魚座AB移動星群有關的機率高達87%，有95%以上的機率是顆相當年輕的行星級天體，所以他們基本上已經認定它是移動星群的一份子了。

一般認為像CFBDSIR2149這樣的獨立行星的形成過程應該如同正常行星一樣，之後才因不明原因被踢出原本的行星系統；也可能是類似質量最小的恆星或棕矮星的形成過程，因而成為一個孤獨的天體，在太空中流浪。無論哪一種形成方式，都讓人心生疑惑。而現在，如果能確認CFBDSIR214確實是一個被原生行星系統拋棄的獨立行星，天文學家或許可以進一步重建並檢視這個行星從誕生到被拋棄的過程，或者也可藉之瞭解一般恆星的誕生過程到底可產生的恆星質量下限是多少。

天文學家們認為獨立天體可能為數不少，可能和正常恆星一樣多，甚至近期有研究顯示銀河系中獨立天體的數量是主序星的兩倍之多（請參見〈一拍個不見陽光的流浪星球〉、〈孤兒行星的數量恐比恆星還多〉）。如果CFBDSIR2149與劍魚座AB移動星群無關，沒辦法透過移動星群瞭解它的本質與特性，那麼它可能就會被歸類為是小型的棕矮星。不過，無論是獨立行星還是棕矮星，都是瞭解行星和恆星如何形成和有何行為舉止的重要線索。

資料來源：Lost in Space: Rogue Planet Spotted? ESO [14 November 2012]

轉載自 網路天文館