天文學家在十幾年的陳年哈柏資料中發現隱匿的系外行星

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。

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？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

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。

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

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。

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。

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。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

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。

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

通常離熱源愈遠，溫度會愈低。太陽的可見表面稱為光球（photosphere），溫度約為絕對溫度6000K，但光球以上的太陽大氣層溫度卻達數萬度以上，甚至是最外層的太陽大氣—日冕（corona）的溫度是其表面的300倍以上。這樣反常的現象，是太陽物理迄今未解的謎題之一。

美國華盛頓天主教大學（Catholic University）暨哥達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）科學家Jeff Brosius等人近期提出報告指出：常態性發生的極微閃焰（nanoflare）是讓太陽大氣加熱到如此高溫狀態的主因；但由於極微閃焰規模甚小，因此迄今仍無法偵測到個別極微閃焰的活動。

更讓這些科學家驚訝的是：這個證據來自美國航太總署（NASA）最便宜的任務類型—探空火箭（sounding rocket）短短6分鐘的偵測結果。這個稱為「EUNIS」的探空火箭任務，是極紫外正入射光柵攝譜儀（Extreme Ultraviolet Normal Incidence Spectrograph）的縮寫，發射於2013年4月23日，以每1.3秒的速率蒐集溫度與性質差異均頗大的日冕物質資料。

科學家曾提出多種理論試圖解釋日冕溫度反常高溫的現象，多半涉及的是日冕中磁能轉換成熱能而使日冕溫度上升的過程。不同的理論對可觀測到哪種會影響溫度的物質有的預測也不同，但鮮少有大範圍面積的觀測解析度高到足以分辨哪種預測正確的狀況。

EUNIS探空火箭上裝載有靈敏度非常高的攝譜儀，從譜線狀態，可估算特定溫度下有多少物質出現的訊息。而又因地球大氣會吸收來自太陽的極紫外光，所以這種觀測必須在大氣以外的太空中進行。EUNIS探空火箭飛行至離地表約322公里的高空中，飛行時間僅有15分鐘左右，其中約僅6分鐘在大氣以上的時間能蒐集可用資料。

在飛行期間，EUNIS按預定計畫掃瞄太陽大氣中一個磁場結構複雜的活躍區（ active region）；這類活躍區常是大型閃焰（flare）或日冕物質拋射（coronal mass ejection，CME）等爆發活動的發生之地。進入攝譜儀的光，會按照不同波長分開，且因溫度頗高，日冕中不同元素會在光譜中形成特定波長的發射譜線（emission line），攝譜儀拍攝的就是這些光譜影像。每條發射譜線都可顯示在獨特溫度下的太陽物質，進一步分析還可獲知這種物質的密度和運動。

EUNIS主要觀測溫度約1000萬K的物質所發出的極紫外光。科學家提出假設認為日冕中有大量極微閃焰活動，可將物質加熱到1000萬K的程度。但這些物質冷卻得非常快，所以普遍觀測到的日冕物質溫度約在100萬～300萬K左右；然而，以EUNIS的靈敏度而言，仍能偵測到那些極高溫物質餘留的微弱亮光。EUNIS研究團隊終究成功地在攝譜儀影像中找到與1000萬K極高溫物質有關的譜線，雖然這條發射譜線並不強，但已足以清楚明白地分辨出造成這些譜線的極高溫物質，並成為極微閃焰確實存在的強烈證據。

不過，雖然已有數種理論議及，但對於極微閃焰產生機制還無定論。此外，也有極微閃焰以外的其他理論解釋日冕加熱的現象。這些科學家必須繼續努力，改善觀測工具和儀器後，蒐集更多觀測資料才能驗證他們的極微閃焰加熱日冕的理論是否正確。不過好在，至少沒有其他理論有預測這種極高溫物質的存在，所以極微閃焰理論還是很能站得住腳的。

轉載自 網路天文台

天文學家不辭辛勞地重新分析哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）於1998年觀測的舊資料，結果在其中發現2顆當時還沒發現的系外行星。在這些陳年資料中發現隱匿的瑰寶，讓這些天文學家得以將系外行星的軌道資料前推，能計算出更精確的行星軌道，同時顯示哈柏資料庫中的舊影像資料仍是無價之寶，必定還有許多新發現等待其中。相關論文發表在天文物理期刊（Astrophysical Journal）中。

距離約130光年遠的大質量恆星HR 8799旁，已知有4顆像木星一樣的氣體巨行星（gas-giant planet）環繞。前3顆行星是加拿大國家研究委員會（National Research Council）Christian Marois等人在2007年和2008年，經由凱克天文台（W.M. Keck Observatory）和雙子北天文台（Gemini North），在近紅外波段發現的。Marois等人後來又於2010年發現第4顆、且位在最內側的行星。這是到目前為止，

加拿大蒙特婁大學（University of Montreal）David Lafreniere於2009年時，在哈柏1998年利用近紅外相機和多天體光譜儀（Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer，NICMOS）觀測HR 8799的舊資料中，發現原本沒看到的系外行星，確認了4顆中最外側行星的位置。這項發現，證明利用新的資料處理技術，能發現幾乎被母恆星明亮光輝掩蓋的昏暗行星。天文學家唯一能直接拍到系外行星身影的多重行星系統（multiple-exoplanet system）。

美國太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）Remi Soummer分析了同一批NICMOS資料，結果是最外側3顆系外行星被通通找出來了。第4顆最內側行星距離它的母星只有24億公里，剛好在NICMOS日冕遮罩的邊緣而被母星光輝遮蔽，無法顯現出來。

在相隔數年的好幾幅影像中找到系外行星，就可以追蹤這些行星的軌道。由於大質量行星會擾動每顆行星的軌道，所以若能深入瞭解這些行星的軌道形狀後，便可瞭解多重行星系統的行為模式，或更進一步地瞭解行星系統的穩定度、行星質量和離心率、以及行星系統的傾角等。

目前最外側3顆氣體巨行星的軌道週期分別約100多、200多和400多年。這意味著天文學家得等上很久，才能看到這些行星如何沿著軌道移動。所以，哈柏資料至少讓軌道資料增加10年，可是幫了大忙呢！沒有哈柏資料，天文學家得再等上10年才有類似的成果，那麼這10年間，對HR 8799系統的瞭解就等於一片空白了。其中，雖然10年對最外側的行星而言變動很少，但對第3遠的行星就可見到一點軌道變化，第2遠的變化更多。

之所以1998年觀測時沒在第一時間發現這些行星，是因為當時的分析技術仍不夠好，雖然將母星的光輝減去一些，但仍不夠暗到讓這些行星都能呈現出來。其中第2遠和第3遠的兩顆行星，近紅外亮度只有母星的1/100,000而已。Lafreniere發展了一套新的分析技術，利用一套更精確的參考星資料，能將中央母恆星的光輝移除得比較乾淨。Soummer團隊沿用Lafreniere的方法，並更深入的利用NICMOS 10幾年的466幅參考星影像資料庫來處理HR 8799影像，並增加對比以縮小殘餘的母星光輝影響力，如此一來，幾乎完全移除HR 8799母星的繞射條紋，所以才能獲得更好的結果。

Soummer下一步計畫利用相同方式來分析NICMOS資料庫中另外近400顆恆星，將最後的影像品質提升到目前的10倍左右。他現在已經從這些資料中列出一個行星候選者清單，未來將繼續利用地面望遠鏡進行確認。

哈柏發射升空至今已超過20年，累積的影像和光譜資料之龐大，若能善加處理，必定能呈現更多新發現與新成果。

資料來源：Astronomers Find Elusive Planets in Decade-Old Hubble Data

轉載自台北天文館之網路天文網網站

根據Ying D. Liu等人最近發表的論文中指出：2012年7月23日，地球險險避過一場超強太陽風暴的襲擊。這波日冕物質噴發（CME）的粒子運動速度高達每秒2000公里，幾乎是一般典型CME的4倍左右。雖然地球躲過這場襲擊，不過在太空中、繞太陽公轉的STEREO-A太陽觀測衛星卻沒躲過。Liu 等人分析CME掃過STEREO-A時的觀測資料，發現它是1976年以來強的太陽質子風暴（solar proton storm）。如果這樣威力的質子風暴衝擊到地球，則將引起與1859年著名的卡林吞事件（Carrington Event）類似的狀況，對現代的電子科技造成莫大威脅。

卡林吞事件是1859年時曾有一連串強力CME正面衝擊地球，引起強烈地磁暴（geomagnetic storm）。當時不僅造成全球電信線路中斷，而且引發的北極光強到連磁緯很南邊的大溪地都可見。根據美國國家科學院（National Academy of Sciences）的研究，當時這場天災，總共造成了美金2兆元以上的經濟損失，是卡崔娜颶風災損的20倍以上；大量變壓器在這場太陽風暴中燒毀，耗費數年才全部修復，使得全球電信事業癱瘓。同樣強度的太陽風暴如果發生在現代，電力運輸網和通訊網路也都逃不掉癱瘓的情況，而且得花多久時間才能復原，損失難以估計。這表示不僅你的手機不能打了，連有沒有電和水可用都不好說。

2012年7月23日的這個類卡林吞CME事件，其實由2個間隔10～15分鐘的CME組成，再加上CME衝出的方向，恰好在4天前另一波CME事件中被清空了，使得7/23這兩波CME一路暢行無阻，不像平常那樣受到行星際空間粒子的阻擋而減速。

當CME中的質子雲通過地球軌道時，地球本身恰在1週前剛通過那個位置，所以避過了這兩波CME的正面衝擊，但這也顯示這兩波CME非常窄的質子流。 整起事件最高潮之處在於喚起太空天氣的危機感。許多觀測者都注意到現在所處的第24太陽活動週期比以前的還要弱，或許是百年來最弱的。但是透過2012年 7/23的這個超強太陽風暴事件，顯示即使是個活動微弱的太陽活動週期，也還是會產生非常強的太陽風暴。地球在這類事件中並不安全，所以必須居安思危，時時準備好應付這類事件，以期將損失降到最低。

資料來源：SpaceWeather.com [Mar. 20, 2014]

轉載自網路天文館

天文學家不辭辛勞地重新分析哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）於1998年觀測的舊資料，結果在其中發現2顆當時還沒發現的系外行星。在這些陳年資料中發現隱匿的瑰寶，讓這些天文學家得以將系外行星的軌道資料前推，能計算出更精確的行星軌道，同時顯示哈柏資料庫中的舊影像資料仍是無價之寶，必定還有許多新發現等待其中。相關論文發表在天文物理期刊（Astrophysical Journal）中。

距離約130光年遠的大質量恆星HR 8799旁，已知有4顆像木星一樣的氣體巨行星（gas-giant planet）環繞。前3顆行星是加拿大國家研究委員會（National Research Council）Christian Marois等人在2007年和2008年，經由凱克天文台（W.M. Keck Observatory）和雙子北天文台（Gemini North），在近紅外波段發現的。Marois等人後來又於2010年發現第4顆、且位在最內側的行星。這是到目前為止，

加拿大蒙特婁大學（University of Montreal）David Lafreniere於2009年時，在哈柏1998年利用近紅外相機和多天體光譜儀（Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer，NICMOS）觀測HR 8799的舊資料中，發現原本沒看到的系外行星，確認了4顆中最外側行星的位置。這項發現，證明利用新的資料處理技術，能發現幾乎被母恆星明亮光輝掩蓋的昏暗行星。天文學家唯一能直接拍到系外行星身影的多重行星系統（multiple-exoplanet system）。

美國太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）Remi Soummer分析了同一批NICMOS資料，結果是最外側3顆系外行星被通通找出來了。第4顆最內側行星距離它的母星只有24億公里，剛好在NICMOS日冕遮罩的邊緣而被母星光輝遮蔽，無法顯現出來。

在相隔數年的好幾幅影像中找到系外行星，就可以追蹤這些行星的軌道。由於大質量行星會擾動每顆行星的軌道，所以若能深入瞭解這些行星的軌道形狀後，便可瞭解多重行星系統的行為模式，或更進一步地瞭解行星系統的穩定度、行星質量和離心率、以及行星系統的傾角等。

目前最外側3顆氣體巨行星的軌道週期分別約100多、200多和400多年。這意味著天文學家得等上很久，才能看到這些行星如何沿著軌道移動。所以，哈柏資料至少讓軌道資料增加10年，可是幫了大忙呢！沒有哈柏資料，天文學家得再等上10年才有類似的成果，那麼這10年間，對HR 8799系統的瞭解就等於一片空白了。其中，雖然10年對最外側的行星而言變動很少，但對第3遠的行星就可見到一點軌道變化，第2遠的變化更多。

之所以1998年觀測時沒在第一時間發現這些行星，是因為當時的分析技術仍不夠好，雖然將母星的光輝減去一些，但仍不夠暗到讓這些行星都能呈現出來。其中第2遠和第3遠的兩顆行星，近紅外亮度只有母星的1/100,000而已。Lafreniere發展了一套新的分析技術，利用一套更精確的參考星資料，能將中央母恆星的光輝移除得比較乾淨。Soummer團隊沿用Lafreniere的方法，並更深入的利用NICMOS 10幾年的466幅參考星影像資料庫來處理HR 8799影像，並增加對比以縮小殘餘的母星光輝影響力，如此一來，幾乎完全移除HR 8799母星的繞射條紋，所以才能獲得更好的結果。

Soummer下一步計畫利用相同方式來分析NICMOS資料庫中另外近400顆恆星，將最後的影像品質提升到目前的10倍左右。他現在已經從這些資料中列出一個行星候選者清單，未來將繼續利用地面望遠鏡進行確認。

哈柏發射升空至今已超過20年，累積的影像和光譜資料之龐大，若能善加處理，必定能呈現更多新發現與新成果。

資料來源：Astronomers Find Elusive Planets in Decade-Old Hubble Data

轉載自台北天文館之網路天文網網站