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天文學家在遙遠恆星系統中發現複雜有機分子

臺北天文館_96
・2015/05/02 ・1401字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 572 ・九年級

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美國哈佛史密松恩天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,CfA)天文學家Karin Öberg等人利用位在智利高原上的阿塔卡瑪毫米/次毫米電波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)首度在一個年輕恆星周圍的原行星盤(protoplanetary disc)中,發現與生命築基有關的複雜有機分子,顯見宇宙中能孕育出類似地球與所在的太陽系的環境並不是獨一無二的。

Artist impression of the protoplanetary disc surrounding the you

這個年輕的恆星編號為MWC 480,年齡僅約100萬歲,與我們太陽步入中年的50億歲相較之下,簡直就像剛誕生的小娃娃一樣。這顆恆星位在金牛座恆星形成區(Taurus star-forming region),距離地球約455光年,質量大約為太陽的2倍。它周圍的塵埃盤是新近才從又冷又暗的塵埃氣體雲凝聚而成,從ALMA觀測資料中還看不出有行星正在形成的訊息,不過應該與以前曾研究過的金牛座HL星處在類似的年齡階段,且有著類似的結構。(註:MWC是「威爾遜山B型與A型星表(Mount Wilson Catalog of B and A stars)」的縮寫,這些恆星的光譜有非常明亮的氫譜線。)

ALMA觀測發現MWC 480周圍的原行星盤中含有大量的氰甲烷(或稱乙氰或乙腈,methyl cyanide,CH3CN),數量多到足以將地球的海洋填平。氰甲烷是種複雜的碳基分子,和它的表親氰化氫(hydrogen cyanide,HCN)都曾在恆星新形成的原行星盤外圍寒冷區域中被發現過,天文學家們相信這個地方應該相當於太陽系的古柏帶(Kuiper Belt)所在之處,而太陽系的古柏帶是眾多冰質微行星(planetesimal)和彗星的家鄉。

彗星內部含有太陽系早期行星形成階段的原初物質。一般認為年輕地球上的水和有機分子是來自太陽系外圍的彗星和小行星帶來的,所以地球最初的生命必定有這些天體的參與。而藉由研究彗星和小行星,天文學家已知太陽系由中誕生的太陽星雲充滿了水和複雜有機分子。而MWC 480原行星盤中偵測到大量氰甲烷,顯示宇宙中也有其他地方類似太陽系誕生的化學環境;再進一步的暗示,就是:宇宙中除了地球或太陽系外,必定還有其他能形成生命發展條件的恆星星統,換言之,地球在宇宙中一點也不特別!

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天文學家已經知道那些低溫黑暗的星際雲中有時是非常有效的複雜有機分子製造廠,包括氰化物家族。氰化物,尤其是氰烷是非常重要的有機分子,因為它們含有碳-氮鍵結,是形成氨基酸的必備原料,而氨基酸又是建構蛋白質的基礎,而蛋白質正是生命建構的基石。

在此之前,天文學家還是沒搞清楚同樣的複雜有機分子一般形成後,是否能在新形成的太陽系的嚴酷環境下生存下來?因為,畢竟這些新恆星會發出能輕易摧毀化學鍵結的強烈輻射和震波。在ALMA的幫助下,天文學家終於有機會搞清楚了!這些複雜有機分子不僅能逃過新生恆星輻射和震波的摧殘,甚至還能繁衍得愈來愈茂盛。

重點是:ALMA偵測到的這些複雜有機分子的含量比在星際雲發現的還豐富許多,這讓天文學家們瞭解到原行星盤是合成複雜有機分子非常有效率的地方,在很短的時間內就可以形成大量複雜有機分子,使得形成的量超過被破壞的量,這才能在這些原行星盤中偵測到如此大量的複雜有機分子。此外,ALMA的觀測也發現這些複雜有機分子大多數聚集在離中央星約45~150億公里之處(相當於海王星軌道至朝銀心方向的太陽系邊界),這個距離雖然以太陽系的標準而言相當遠,但以質量約為太陽2倍的MWC 480而言,卻正好是它的彗星形成區。

由於這些行星系統還在持續演化,天文學家推測未來這些有機分子可能可以安穩的鎖在彗星和其他冰質天體中,並運送到能培植生命的環境中。

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資料來源:

本文轉載自網路天文館

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臺北天文館_96
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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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