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彗星撞擊會否引起太陽CME爆發？

臺北天文館・2011/10/08 ・1685字・閱讀時間約 3 分鐘・SR值 538 ・八年級

下方是SOHO太陽觀測衛星（Solar and Heliospheric Observatory）的觀測結果，畫面顯示右下角有顆彗星不斷向太陽逼近，最後在2011年10月1日時一頭撞進太陽，旋即在太陽左側發生一場無預期的龐大CME（日冕物質噴發，coronal mass ejection）爆發。

這兩個事件彼此間有沒有關連？太陽物理學家們雖不敢堅決肯定的說「絕對沒有」，但仍傾向於只是恰巧、偶然幾乎同時發生！太陽物理學們認為：因為這個CME發生的區域位在彗星撞擊點的相反太陽面上，兩個位置間相隔甚遠，目前沒有任何已知的機制，證明彗星撞擊會引發CME。事實上，這些非常靠近太陽的彗星應該並不是真的一頭撞上太陽，而是在距離太陽表面頂多近到約100公里之處就被蒸發殆盡，根本沒機會「撞」出CME來。此外，這類撞日或掠日彗星的直徑頂多100公里左右，外層鬆散冰雪物質在接近太陽時被蒸發，剩下的彗核更小，要想撼動太陽這個直徑高達140萬公里的龐大天體，想來機會渺小。

這顆彗星編號為SOHO-2143，由4位業餘天文愛好者幾乎同時（前後差僅約9秒）在9月30日的SOHO衛星LASCO C3日冕儀影像中發現，屬掠日彗星中的克魯茲族彗星（Kreutz sungrazer）。由於發現時已經很靠近太陽，所以隔天的10月1日，就被太陽強大重力牽引而以每秒600公里的高速撞上太陽。從C3影像中左方亮度約0等～-1等的水星，彗星專家們判定SOHO-2143彗星的亮度與水星相當或甚至比水星還亮，認為這是歷年來最亮的克魯茲族彗星之一。

CME是太陽最外層的大氣層—日冕中所發生的現象，其發生與太陽表面磁場比較強而混亂的太陽黑子和活動區有關。CME發生時，會將大量帶電粒子拋入太空。

在2011年之前，絕大部分的太陽物理家對CME爆發和彗星撞擊兩種事件認為應無關連，但在2011年初時，太陽動力觀測站（Solar Dynamics Observatory，SDO）曾觀測到另一個掠日彗星消失在太陽大氣中，且似乎與它落點周圍的電漿和磁場有交互作用。會否因彗星撞擊而引起磁場不穩定，並因磁場不穩定向外擴張而引起強烈的CME爆發？很可能這只是一連串的巧合，不過太陽物理學家還是決定應該仔細檢視一下。

關於不同事件會不會互相影響一事，下方動畫是SDO於10月1日觀測的結果，畫面中可見到太陽表面有兩起太陽閃焰（solar flare）爆發，且非常確定這兩起爆發有關連性。這兩起太陽閃焰發生的時間間隔非常短，發生點是在非常龐大的黑子群AR 1302和新出現的黑子群AR 1305。從SDO觀測影像，科學家認識到：某些事件真的是會彼此關連的，例如在這次案例中，AR1302和1305雖然相隔甚遠，將近達1/4半球，但它們的磁場居然是連在一起的，所以才會一個爆發完後、另一處迅及發生爆發。這種狀況稱為「纏結爆發（entangled eruptions）」，如骨牌效應一般，事件彼此影響，一個接一個發生。不過這是太陽表面本身的現象，而非太陽現象與彗星之間的關連，不能完全做為佐證。

這個話題不僅對太陽物理學家而言是個挑戰，連彗星專家們都加入攻防爭辯的戰局。正反辯方都各自舉例證明：何時有克魯茲彗星接近或撞擊又幾乎同時發生CME，或是何時有大型克魯茲彗星接近或撞擊太陽但並沒有伴隨發生CME等等。

根據美國海軍天文實驗室太陽物理學家們和Bad Astronomy網站Phil Plait博士的說法：當太陽非常活躍時，每天會發生約10～12次的CME，有時甚至更多；所以平均而言，每2小時左右就有個CME。回過頭來檢視那顆彗星，當它消失在LASCO C2日冕儀遮罩邊緣時，至少還要1小時以上才等抵達太陽表面附近。所以他們初估：每個出現在LASCO日冕儀影像中的彗星，有50%的機率會遇到CME爆發。此外，根據他們先前的研究統計：事實上，掠日彗星並不會引發CME，有時甚至反而會抑制CME發生。

其次，從另兩架以幾乎與地球垂直的角度觀察太陽的STEREO A和STEREO B衛星影像可見，這顆彗星似乎沒碰到太陽就消失了，而隨後的CME爆發點和這顆彗星消失點也有段距離關係。

以下是Phil Plait博士為此特別拍攝的一段解釋短片。影片中融合了SOHO LASCO C2和STEREO的影像。從影像中可見，當SOHO-2143彗星接近太陽時，不是1群、而是共有3群CME陸續爆發呢！但顯然它們的爆發都與彗星無關。所以這些科學家們還是堅持：SOHO-2143與CME，巧合啦！

資料來源:Did a Comet Hit Cause an Explosion on the Sun?

Big comet, big CME… big coincidence?

The comet and the Coronal Mass Ejection

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為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上，DNA 解碼從 1953 年的華生（James Watson）與克里克（Francis Crick）兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構，闡述 DNA 是以 4 個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990 年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了 2003 年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位，但無法排序；直到 1977 年，科學家桑格（Frederick Sanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓 DNA 形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將 DNA 打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan biobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過 99％是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有 21.2％的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。