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尋找第二個地球

活躍星系核_96
・2014/11/25 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 520 ・七年級
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credit: CC by Debivort @Wikimedia Commons

文 / 辜品高(中研院天文所)

西元1995年是人類科學史上畫時代的一年,天文學家發現太陽並不是唯一帶有行星的恆星,這個結果掀起一股研究外星生物的風潮。生命如何在地球開始的,或是甚至有機會在太陽系以外的行星上形成,至今仍然是一個謎。在地球上,我們通常說構成生命的三要素是陽光、水、和空氣。陽光供給植物和某些微生物行光合作用所需的永續能量。水則是一種相當好的溶劑:可能在早期的地球,不同的有機分子可以溶解於海洋或湖泊中,透過彼此之間的生化反應,而進化成生命體。可是,溫度和大氣壓力要正確,水才能以液態方式存在於一個行星表面上。

怎麼能成為「第二個地球」的條件?行星不能離開它的母恆星太近,以至於太熱而將水給蒸發離開該行星。當然也不能離它的母恆星太遠,以至於太過寒冷而水都結成了冰。我們知道,恆星有著不同的質量。質量比太陽大的,輻射能量比太陽強;反之,質量比太陽小的,輻射強度就比太陽弱。所以當一個恆星的質量越小,所給予的輻射能量越低,行星就必須越靠近此恆星,以維持水可以在其表面存在的溫度。

此外,行星質量可能需要像地球,才能有足夠適當的大氣,去維持在地表上液態水的存在。譬如說,月球因為質量僅是地球的百分之一,微弱的重力無法抓住大氣,造成氣壓太低使得水無法在表面存在。另一方面像木星或海王星之類的巨大行星,質量超過十個地球。它們的外層或者甚至內部,主要由濃厚的氫氣和氦氣所組成,以至於氣壓過高,液態水也無法形成。綜合以上所說,天文學家給每一個單一的恆星定義一條所謂的「適居帶」(habitable zone):給予足夠合理的大氣,液態水可以在類地行星表面存在的環狀軌道帶。

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尋找太陽系外的類地行星是無比的困難,母恆星的光源倒成為尋找暗淡系外地球的光害。但是我們知道,受到行星重力的影響,會使得母恆星的光譜線因為都卜勒效應而呈現週期性的微小頻率變化,天文學家巧妙地觀測這種現象來間接發現行星。行星凌星是另外一種普遍用來尋找系外行星的方法:試想一個系外行星的軌道面恰巧和觀測者的視線幾乎平行,每當行星運行到母恆星和觀測者之間,也就是在所謂凌星發生的時候,母恆星的光度會因微小行星的遮掩而稍微變暗。

最近上檔的電影「星際效應」,描述因為地球氣候變遷而缺糧,人類被迫去尋找第二個適居的地球。因為劇中候選行星都在黑洞附近,強大的重力導致幾年的光陰減慢到幾個小時。這種行星真得會存在嗎?根據廣義相對論,如此巨大的時間變化只能在黑洞的事件穹界(event horizon)附近才會發生,結果是候選行星不但因為黑洞強大的重力失去它的母恆星,也因為強大的潮汐作用而被無情地扯裂(tidal disruption)。當然我們無需對科幻電影的劇情挑三撿四。有趣的科學聯想是,在電影裡呈現黑洞的重力可以讓光線彎曲而成像,事實上行星的重力也可以像透鏡讓背景星光彎曲而聚焦。這種現象稱作重力微透鏡(microlensing)。天文學家已利用這種方式發現大約30個系外行星,期盼未來利用重力微透鏡可以發現在「適居帶」的類地行星。

利用都卜勒效應和行星凌星,天文學家已發現十幾個類地行星在「適居帶」內。希望下一代的哈伯望遠鏡,也就是詹姆士韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope),將有機會透過凌星的過程,觀測到系外地球的大氣環流和光譜。如果光譜顯現氧氣、臭氧、水汽、二氧化碳等分子的存在,這將強烈暗示「第二個地球」的存在,或許進一步能幫助人類了解生命的起源!

參考資料

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  1. 辜品高 “太陽系與系外行星的探索” 2011/夏 台北星空
  2. The Habitable Exoplanets Catalog
  3. Habitable Zone Gallery
  4. Universetoday: Event Horizon of a Black Hole
  5. Gezari, Suvi “The tidal disruption of stars by supermassive black holes”, Physics Today, 67, 37, 2014
  6. WFIRST Mission: exoplanets – microlesning
  7. James Webb Space Telescope: starlight filters through planetary atmosphere
  8. 蔡尚閔, Dobbs-Dixson, Ian., 辜品高 “Super-rotating circulation in the atmosphere of a tidally locked exoplanet”, Astrophysical Journal, 793, 141, 2014
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

肺部為何會變成「菜瓜布」?

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

  1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
  2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
  3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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50 歲的健康決定 70 歲的大腦!給「三明治世代」的失智症精準防護指南
PanSci_96
・2026/05/08 ・1912字 ・閱讀時間約 3 分鐘

本文由 AI 協助生成,內容經編輯審閱。

上有高堂老母要照顧、下有孩子要養,你是正處於 45 到 55 歲的「三明治世代」嗎?2025 年的台灣,正式邁入了每五人就有一位長者的「超高齡社會」。看著逐漸年邁的父母,許多人心中最大的恐懼就是:「萬一他們失智了怎麼辦?」甚至會擔心:「我以後也會這樣嗎?」

不過,好消息來了!隨著科學進步,失智症的防治已經從過去的「晚期無奈照護」,轉向「極早期精準預防」。醫學研究更發現,阿茲海默症的病理變化,其實在症狀出現的 15 到 20 年前就已經悄悄開始。這代表著,45 到 55 歲的中壯年時期,正是扭轉大腦命運的黃金窗口!

對抗失智的新武器:血液檢測與清除病灶的新藥

過去要確診阿茲海默症,往往得依靠昂貴的腦部影像檢查或是讓人心驚膽戰的腰椎穿刺。但近年來高精準度的血液檢測(例如血漿 p-tau217)已經有了突破性的發展。這意味著,未來我們或許只需透過簡單的抽血,就能在中年時期提早揪出大腦裡堆積的壞蛋白,精準預測未來的失智風險。

不僅診斷變簡單,治療也有了顛覆性的改變。近期有幾款能清除腦中類澱粉蛋白斑塊的新藥(如 Lecanemab 與 Donanemab)陸續問世並取得核准。它們能真正做到「疾病修飾」,也就是直接清除病灶、延緩認知衰退,而不是只求減輕症狀。

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然而,這些新藥所費不貲,一年自費可能高達百萬台幣,且健保尚未全面給付。這殘酷的現實提醒我們:提早做好財務規劃(例如有長照或外溢機制的商業保險),並且將焦點放在「前端預防」,絕對比生病了才找藥吃來得划算許多。

權威期刊《刺胳針》點名!你不可忽視的 4 大護腦重點

國際頂尖醫學期刊《刺胳針》(The Lancet)的最新報告指出,只要我們能控制好生活中的某些風險因子,理論上就能預防或延緩高達 45% 的失智症發生!針對中壯年族群,有四個關鍵因子絕對不能忽視:

1. 壞膽固醇(LDL)過高

以前我們只知道高膽固醇會傷心血管,現在發現它也超級傷腦!過高的壞膽固醇不僅影響腦部供血,還可能促使類澱粉蛋白生成與堆積。控制好膽固醇不再只是為了護心,更是為了護腦。

2. 視力與聽力衰退

中年開始出現的老花眼、初期白內障,或是因長期戴耳機受損的高頻聽力,千萬別當作「老了正常」就不理它。根據感官剝奪假說,視覺與聽覺輸入的減少會讓大腦接收到的刺激變少,進而加速皮質萎縮。戴上合適的眼鏡或助聽器,就是低成本又高效益的護腦手段!

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3. 睡眠「碎片化」

工作壓力大,總是睡睡醒醒嗎?研究指出,對 30 到 40 歲的中壯年來說,睡眠的「連續性」比「總時數」更重要!大腦的膠淋巴系統主要在深層睡眠時進行「大掃除」,清除澱粉樣蛋白等代謝廢物。如果睡眠頻繁被打斷,大腦裡的垃圾越積越多,未來的認知功能自然會亮起紅燈。

沒空又不想花大錢?「在地版麥得飲食」與「週末戰士」來救駕

大家都知道防失智的「麥得飲食(MIND Diet)」能降低 53% 的阿茲海默症風險,但天天買藍莓、羽衣甘藍實在太傷荷包。別擔心,台灣在地食材其實就是最強的護腦寶庫!

我們可以把進口莓果換成同樣富含花青素的「桑椹」,或是抗氧化超強的「芭樂」和「紅龍果」。昂貴的綠色葉菜,用菜市場一把幾十塊的「地瓜葉」或「空心菜」就能完美取代;豐富的 Omega-3 脂肪酸,可以從台灣人熟悉的「虱目魚」和「鯖魚」中攝取(記得避開油炸!)。用「苦茶油」代替橄欖油,就能吃出台味十足的高 CP 值護腦餐。

至於運動,如果你總是感嘆平日上班太累沒空,頂尖期刊《Nature Aging》的研究給你了一個科學解方:做個「週末戰士」吧!研究證實,把一週需要的中高強度運動(約 150 到 300 分鐘)集中在週末一兩天完成,例如去爬個台北象山或台中大坑步道,預防失智的效果和每天規律運動的人幾乎沒有顯著差異。

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結語:為大腦開個「認知存摺」吧!

過去的失智症宣導常訴諸恐懼,但我們應該將它轉化為「大腦資產管理」的概念。就像存退休金一樣,45 到 55 歲正是為大腦累積「認知存摺」的最佳時機。我們有高達 45% 的風險是可以自己掌控的。

這個週末,不妨帶爸媽去吃一頓少油煎鯖魚配燙地瓜葉的護腦大餐,再一起去附近的步道走走流點汗。這不僅是照顧長輩,減輕未來的負擔,更是為自己的大腦超前部署,一起迎向精準又健康的樂齡未來!

參考資料

  1. Study Details | NCT07232667 | Digital Technology for Active and Healthy Ageing in Taiwan
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