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有伴的老行星,生命能生存的機會也增高

臺北天文館_96
・2014/08/10 ・1261字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

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美國華盛頓大學(University of Washington)天文學家Christa Van Laerhoven、 Rory Barnes和亞利桑納大學(University of Arizona)Richard Greenberg等人發現:年紀大了還有好友相伴是件很棒的事,對宇宙中的地球級老行星而言也一樣。

行星會隨著時間緩緩冷卻,熔融的核心逐漸固化,內部的產能活動逐漸平息,無法藉由控制二氧化碳含量來防止失控暖化或失控冷化,因而無法維持適合生物生存的環境。但Van Laerhoven等人發現:某些與地球大小差不多的古老行星,受到其外側鄰近行星伙伴的重力拉扯,能產生足夠的熱來防止行星內部冷卻,讓行星環境能留存生命的機會變大;這個過程稱為「潮汐加熱(tidal heating)」。

潮汐加熱並非新理論,木星衛星中的木衛一(埃歐,Io)和木衛二(歐羅巴,Europa)就受到木星重力的潮汐加熱作用,使它們內部被加熱,讓木衛一迄今仍有非常活躍的火山作用,木衛二則可能有個地下海洋。

這些天文學家將相同概念應用在系外行星系統的電腦模擬中,結果發現:在年老的低質量恆星的適居區中,以非圓形軌道公轉的年老地球級系外行星,也存有這種潮汐加熱效應。這類低質量恆星的質量僅約太陽的1/4而已,是以其適居帶也比較接近恆星本身。

行星離母恆星愈近,所受到的恆星重力愈強,行星可能會被恆星重力拉扯變形成橄欖球狀;當離恆星愈遠,受到恆星重力愈弱,行星會「放鬆」成球形。這種接連不斷的鬆弛過程,可導致行星內部層狀結構彼此間互相摩擦而生熱。

之所以需要外側鄰近處有另一顆行星,是因為如此一來才能保持地球級行星的軌道為非圓形軌道,也才有打造適居行星的潛能。否則當地球級行星軌道接近圓形,繞母恆星公轉時受到的重力大小幾乎不變,行星形狀不會改變,也就沒有潮汐加熱的效應了。

因此,這些天文學家認為:一旦發現某顆又老又小的恆星的適居區中有地球級行星,那得趕緊在稍外側之處搜尋看看有沒有另一顆行星;如果有,那麼適居區中的這顆地球級行星擁有生命適存環境的機會就多了一些。

若老行星有它自己的板塊運動,再加上受到外側鄰近行星伙伴的潮汐加熱效應,或許可讓這樣的行星的表面成為宇宙中適居時間最長的世界之一。或許在遙遠的未來,當我們的太陽死亡之後,人類的子孫後裔就是生活在這類行星上。

圖片說明:某顆繞行小一點的老恆星公轉的年老行星,受到外側鄰近的行星伙伴的重力影響,可能因潮汐加熱而產生足夠的熱能,即使它們的母恆星逐漸老去,無法在進行核融合反應來產生光與熱,年老行星依然能保持適合生命生存的環境。但這樣的行星看起來會是什麼模樣?Barnes解釋:如果其母恆星與太陽大小差不多,則當這顆恆星老去,表面溫度降低使得適居帶比較接近恆星本身,在適居帶中的行星所見的太陽,將比現今在地球上所見還大10倍;而畫面右上方的彎月狀天體,不是月亮,而是顆鄰近的土星級行星,正是這顆鄰近行星的潮汐加熱使行星表面還維持適居狀態。影像中所見的天空偏暗,這是因為這顆老恆星所發出的輻射中,藍光的比例偏低,所以行星大氣並不會因為散射藍光而讓天空看起來如地球一樣是淺藍的。

資料來源:Companion planets can increase old worlds’ chance at life, 2014.07.31, KLC

本文轉載自網路天文館

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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

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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為什麼微波爐加熱總是不均勻?—《解事者》
天下文化_96
・2016/11/29 ・1098字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 399 ・三年級

生活中常見的微波爐能快速加熱食物的秘密是什麼?圖/Jorge Sanz@flickr, CC-by2.0
生活中常見的微波爐能快速加熱食物的秘密是什麼?圖/Jorge Sanz@flickr, CC-by2.0

加熱食物的無線電箱子:微波爐

這種箱子用一種無線電波加熱食物。無線電波讓東西裡面很小很小的水滴搖動,愈搖愈快。當東西裡的很多小水滴都搖得很快, 東西就變熱了。如果讓很強的無線電波穿過水,水會變熱。 有了加熱食物的無線電箱子,你就可以買冷凍食品,在冰箱冰很久,要吃的時候,再用箱子加熱,把冰熔化。這對沒有時間煮飯的人很方便。你也可以用無線電箱子加熱新鮮的食物(例如魚) 做成各種菜,就跟用廚房其他加熱工具做菜一樣。不過用這種箱子做菜沒那麼簡單,尤其是煮肉時要小心一點。

無線電波

這種無線電箱子使用的電波,波長跟家裡電腦的無線網路「熱點」一樣。其實不同種類的無線電機器使用的電波波長都不一樣,但這兩種卻用完全一樣的波長,這是有原因的。 就在加熱食物的無線電箱子愈來愈普遍的時候,用無線電傳送資料的設備也開始變多。由於當時家家戶戶都已經在使用這種無線電箱子,各國決定把箱子用的波長(大約是手掌寬)開放,讓每個人都可以用。於是制定無線網路的人就用了這個波長,因為這是大家都能在家使用的少數波長。 如今全世界電腦傳送資料使用的波長,跟加熱食物的無線電箱子一樣。這不會有問題,除非你的無線電箱子有破洞,那你在加熱食物時,電腦上的影片可能就停了。

為什麼變熱的食物裡面還有冰?

無線電箱子很會把水加熱,對冰卻不大行。箱子可以加熱冰,但是要花很久的時間。 當你把冷凍食品放進無線電箱子加熱,過一會兒後, 有一部分開始變成水。因為無線電箱子很會把水加熱,這些水很快就變得更熱,甚至在冰還沒完全融化之前,這些水就變成水蒸氣了。 要避免這種情形,你可以把無線電箱子的強度調小一 點,這樣加熱過程中會有很多次暫停,因此有多一點時間讓熱傳送到其他部位,就不會有些地方特別燙了。

  • 從上文知道微波爐是靠著無線電波讓水滴搖動、使得食物被加熱,但你曾想過微波爐中的無線電波的分布狀況嗎?
加熱食物的無線電箱子:微波爐

解事者

本文摘自《解事者:複雜的事物我簡單說明白》,天下文化出版。本書獲選為泛科學 2016 年 11 月選書。

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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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天文學家發現高齡128億歲的古老行星系統
臺北天文館_96
・2012/04/07 ・1350字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 570 ・九年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

一組歐洲天文學家發現一個非常古老的行星系統,極可能是從130億年前宇宙極早時期就已形成並留存至今的。這個系統包含母星HIP 11952和兩顆行星,這兩顆行星的公轉週期分別為290天和7天。雖然行星通常在含有金屬元素(metal)比較多的雲氣中形成,HIP 11952卻鮮少含有金屬元素;因此HIP 11952行星系統的發現,顯示在早期宇宙金屬元素豐度仍很低的時期,就已經可以形成行星,和現今宇宙內如我們太陽系這樣的行星系統相當不同。

所謂的金屬元素,泛指除了氫與氦兩種宇宙誕生之初就有的元素以外的其他所有元素,又稱為「重元素」。

現行公認的行星形成理論認為行星是在年輕恆星周圍、由氣體和塵埃組成的拱星盤中形成的。但若要探討形成的細節,這個理論就會產生諸多問題,其中一個問題就是:致使氣體塵埃開始聚集形成行星的真正原因為何?

天文學家現在已經在太陽系以外的地方,至少確認750顆恆星擁有一顆以上的行星,且發現這些行星系統的環境差異頗大,但也存在某些特定趨勢,例如:經統計,含有較多金屬元素的恆星,較可能擁有行星。這個現象引出了一個關鍵問題:宇宙誕生之初幾乎不含有任何氫與氦以外的金屬元素,金屬元素是經由一代一代的恆星演化,經由恆星內部的核融合反應或是經由超新星爆炸而產生,之後再回歸到宇宙空間,成為下一代恆星的製作原料;因此愈古老的恆星金屬豐度愈少,愈靠近現今宇宙的恆星則含有比例較高的金屬元素。若按現行的行星形成理論,那麼在宇宙早期,幾乎沒有金屬元素的狀況下,是幾乎不可能形成行星?還是應該可以形成行星,所以下一步應該是要好好想想第一代行星會在何時形成?

德國普朗克天文研究所(Max-Planck-Institute for Astronomy)Johny Setiawan及慕尼黑天文臺(University Observatory Munich)Veronica Roccatagliata等天文學家從數年前開始進行一項研究計畫,搜尋貧金屬星(metal-poor star)可能含有的行星系統,結果發現其中一顆貧金屬星HIP 11952,擁有2顆氣體巨行星HIP 11952b和HIP 11952c。HIP 11952在鯨魚座方向,距離地球約375光年。這兩顆行星本身相當普通,與其他已知的氣體巨行星並無啥大不相同之處;它們的不平凡之處在於它們的母星是顆「極貧金屬星(extremely metal-poor star)」,換言之,是顆非常古老的恆星。

Roccatagliata等人其實在2010年時就發現一顆貧金屬星HIP 13044有行星系統,當時他們還覺得應該是特例。但在HIP 11952如此金屬豐度更貧乏的恆星周圍也發現行星之後,他們開始改觀,認為或許貧金屬星擁有行星是相當普遍的現象。HIP 13044之所以有名,是因為它是「從其他星系來的系外行星系統」,這顆星位在一道星流(stellar stream)中,而這道星流是約數十億年前被銀河系吞噬的另一星系的殘骸。(請參考天文新知2010-11-20 首度發現來自銀河系外的系外行星

和其他系外行星系統相較之下,HIP 11952不僅僅是極端缺乏金屬元素這項特點而已,還因為估計其年齡高達128億歲,成為目前已知年齡最大的行星系統;而我們宇宙的年齡,估計僅約137億年,所以這個行星系統應該在宇宙還處在幼兒期之時便已形成;而這也意味著,從宇宙誕生至今,任何時期都可能有行星系統形成。這就像在自家後院挖掘出重大考古遺跡一樣,讓眾人莫不興奮不已。這些天文學家打算繼續尋找並研究這類貧金屬恆星旁的行星系統,希望能讓行星形成理論更加完善,並能進一步瞭解生命的起源。

資料來源:A planetary system from the early Universe, [2012.03.27]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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潮汐加熱並非新理論,木星衛星中的木衛一(埃歐,Io)和木衛二(歐羅巴,Europa)就受到木星重力的潮汐加熱作用,使它們內部被加熱,讓木衛一迄今仍有非常活躍的火山作用,木衛二則可能有個地下海洋。

這些天文學家將相同概念應用在系外行星系統的電腦模擬中,結果發現:在年老的低質量恆星的適居區中,以非圓形軌道公轉的年老地球級系外行星,也存有這種潮汐加熱效應。這類低質量恆星的質量僅約太陽的1/4而已,是以其適居帶也比較接近恆星本身。

行星離母恆星愈近,所受到的恆星重力愈強,行星可能會被恆星重力拉扯變形成橄欖球狀;當離恆星愈遠,受到恆星重力愈弱,行星會「放鬆」成球形。這種接連不斷的鬆弛過程,可導致行星內部層狀結構彼此間互相摩擦而生熱。

之所以需要外側鄰近處有另一顆行星,是因為如此一來才能保持地球級行星的軌道為非圓形軌道,也才有打造適居行星的潛能。否則當地球級行星軌道接近圓形,繞母恆星公轉時受到的重力大小幾乎不變,行星形狀不會改變,也就沒有潮汐加熱的效應了。

因此,這些天文學家認為:一旦發現某顆又老又小的恆星的適居區中有地球級行星,那得趕緊在稍外側之處搜尋看看有沒有另一顆行星;如果有,那麼適居區中的這顆地球級行星擁有生命適存環境的機會就多了一些。

若老行星有它自己的板塊運動,再加上受到外側鄰近行星伙伴的潮汐加熱效應,或許可讓這樣的行星的表面成為宇宙中適居時間最長的世界之一。或許在遙遠的未來,當我們的太陽死亡之後,人類的子孫後裔就是生活在這類行星上。

圖片說明:某顆繞行小一點的老恆星公轉的年老行星,受到外側鄰近的行星伙伴的重力影響,可能因潮汐加熱而產生足夠的熱能,即使它們的母恆星逐漸老去,無法在進行核融合反應來產生光與熱,年老行星依然能保持適合生命生存的環境。但這樣的行星看起來會是什麼模樣?Barnes解釋:如果其母恆星與太陽大小差不多,則當這顆恆星老去,表面溫度降低使得適居帶比較接近恆星本身,在適居帶中的行星所見的太陽,將比現今在地球上所見還大10倍;而畫面右上方的彎月狀天體,不是月亮,而是顆鄰近的土星級行星,正是這顆鄰近行星的潮汐加熱使行星表面還維持適居狀態。影像中所見的天空偏暗,這是因為這顆老恆星所發出的輻射中,藍光的比例偏低,所以行星大氣並不會因為散射藍光而讓天空看起來如地球一樣是淺藍的。

資料來源:Companion planets can increase old worlds’ chance at life, 2014.07.31, KLC

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