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2015《Science》十大科學新聞

A編
・2016/01/01 ・3162字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 508 ・六年級

(本文轉譯自《Science》The top 10 science news stories of 2015

每年都有上百則科學新聞來到《Science》網站上,我們真心地認為每則科學新聞都是有趣的,但總有一些新聞能造就成千上萬的讀者來一睹風采,這些新聞不外乎是非常有趣的、特別的,導致他們的瀏覽量十分驚艷。《Science》編輯群在這歲末時分,精心選出年度十大科學新聞,與您分享2015年最離奇的科學新聞。

如果您想了解今年度最重要的科學發現,可以參考另一篇年度突破的文章。

第十名-空調是你的辦公室女神!

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HANNAH PALLUBINSKY

無論天氣如何,你是不是在工作的時候都一直穿著外套呢?丹麥科學家Blame Povl Oel Fange在1960年代發展了一個預測室內溫度對上班族的舒適度模型,然而當時的「上班族」,指的是平均四十歲,穿著三件式套裝的男人。

這明顯與目前辦公室內的人口結構已很大的不同,辦公室早已不再是男性的天下。目前新的研究建構出一個更好的預測模型,以符合現代的人口結構與穿著習慣。

第九名-是自然天擇讓荷蘭人成為這個星球上最高的人嗎?

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VLIET/ISTOCKPHOTO

科學家終於解決這個神祕的問題。研究顯示,比較高的荷蘭人,其後代的平均數量比矮的多,而且生存率也比較高。這些發現讓科學家稱其為「一個人類進化的範例正在我眼前發生」。

這篇簡短且精彩的科學新聞從人口資料上看出端倪,不過後續還有許多研究要做,來了解更深層的原因,例如比較高的人孩子比較多,是不是高的人比較有吸引力,以及高的人生存率高,會不會是擁有某些特定基因,使他們獲得疾病抗性。

第八名-網路搜尋引擎也許會影響選戰

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BIDGEE/WIKIMEDIA/CREATIVE COMMONS (CC BY-SA 3.0)

「我們所在討論的,正意謂著大規模的心靈控制,這在過去人類歷史上從未出現過。」而這只是這個故事的開端,後面的事情將會越來越古怪。

這一篇透過一系列實驗來驗證「網路搜尋排名較前面的政治人物,選民越容易投票給他」。所有實驗都經由自行製作的假搜尋引擎「Kadoodle」來執行,實驗組的搜尋引擎會故意把某位候選人的訊息放在前面位置,控制組則沒有。

這一系列研究從美國的小規模樣本,一直到針對印度總統大選的中間選民,都發現中間選民會傾向投票給網路搜尋排名較前面的候選人。也許搜尋引擎的演算法就是現代心靈控制的機器。

第七名-小老鼠放棄巧克力去救即將溺死的夥伴

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SATO, N. ET AL., ANIMAL COGNITION (2015)

(可愛的mouse編又被拿來玩了?)

你有像小老鼠一樣為他人著想嗎?就算讓囓齒動物在巧克力與遭受困難的同類間做選擇,他們仍然會去幫助有困難的同類-也許這正象徵了不只有人類具有同情心。

先前研究顯示,小老鼠會幫助他人是因為渴望有人陪伴,而不是因為他們正遭受困難。今年日本關西學院大學做出兩個相當出色的研究成果,證明了小老鼠幫助別人確實是因為它人正在遭受困難。

下次罵那些沒血沒淚的傢伙時,你有更好的代名詞了。

第六名-暗物質殺了恐龍?

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SERGE BRUNIER/ESO

這可能是所有恐龍滅絕的假設中,最奇怪的一個了。一群科學家提出每三千萬年就會有神秘的暗物質滲入地球核心,引起大規模的火山爆發與大規模的板塊運動。

第五名-想影響這個世界?這張地圖揭露了最好說的語言。

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S. RONEN ET AL., PNAS EARLY EDITION (2014)

如果你在考慮學中文作為第二語言,你也許也可以考慮一下西班牙話。這項研究揭露,如果你想讓你的想法廣為人知,有些語言會更適合傳播你的想法。(本篇為2014年的文章,為去年名單的遺珠之憾)

圖片中點的大小代表有多少用戶正在使用該語言,連結線條粗細表示有多少篇文章從一種語言被翻譯成另外一種語言。如果你對這項研究有興趣,可以到Global Language Network網站,觀看他們的研究成果。

第四名-染色體破碎治癒女性的免疫性疾病

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EMBL/P. RIEDINGER

今年最令人著迷的生醫研究故事,是一名先天患有罕見免疫系統缺陷「WHIM綜合徵」(在第二對染色體上的CXCR4有基因突變,造成免疫細胞停留在骨髓,使身體容易受到感染)的女病人,在三十多歲的時候,竟突然痊癒!研究發現她的第二對染色體上的突變基因,因不明原因消失了,研究者推測只有「染色體破碎」(chromothripsis )能解釋這樣的現象

「染色體破碎」是指染色體被打散,重組成新染色體的現象。這種現象常與癌症及先天性疾病有關,今年六月,《Nature》以「染色體破碎」作為封面故事,試圖說明其背後的原理機制。

第三名-非洲稀有植物會標示出土壤下方的鑽石

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STEPHEN HAGGERTY

千萬不要忘記這棵植物長什麼樣子!有一天它會令你發財的!科學家在賴比瑞亞發現一種多刺、像棕櫚的植物,只會長在含有鑽石的金伯利岩輸送帶上。不要懷疑了!趕快去挖吧!

第二名-科學家揭露古老壁畫上的「翅膀怪物」

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WHIT RICHARDSON/ALAMY

這是一隻飛龍,一隻會飛的爬蟲類,或者只是一種非常平凡的生物?一場由古老壁畫開啟的辯論,最終由考古學家贏得這場與年輕地球創造論者(young-Earth creationists)幾十年來的爭論。

年輕地球創造論(young-Earth creationism),這個學派起源於1940年代,起因是一名名叫John Simonson的人發現了一塊古老壁畫,上面有著一隻飛龍的圖案,但這個圖案對考古學家來說不是那麼精確,因為壁畫已經有點「粉化」(指圖案有點受損),不過有鑑於當時的科技並不容易修復或提出反駁,因此這個學派不斷使用這些相關數據,最終在1990年代來到高峰。

年輕地球創造論相信我們的地球年齡大約在6000到10000年之間,並且有一段時間人們跟飛龍是同時存在並生活在一起。(終於知道馴龍高手背後的根據!)

第一名-需要多久時間才能通過地洞,直達地球的另一端?

English: Historically excavating a brick-lined urban privy with The Manhattan Well Diggers (antique bottles and other items dating from 1855-1875). Comment: Visual example related to physics concept for Adrian's story on gravity tunnel.
OLESACHEM AT THE MANHATTAN WELL DIGGER/WIKIMEDIA/CREATIVE COMMONS

從兒童到物理學家,每個人都曾提出過這樣的問題。現在,科學家終於給出一個答案,或者說,「目前為止」最好的答案。

Pail W. Cooper在1966年的AAPT(American Association of Physics Teachers)上發表一篇名為〈Through the Earth in Forty Minutes 〉的文章,他假設地球的質量分布是均勻的,因此物體在穿越地洞時所受到的引力會與遠離地表的距離成線性關係,就跟描述彈簧受力的虎克定律F=-kx一樣,透過類比彈簧運動的方式,將問題簡化成「簡諧震盪」,而從地球的一端來到另一端,就是簡諧運動半個周期的時間。

當時算出來的時間大約是42分鐘,而新的答案是將地球不均勻的質量分布考慮進去,結果比原先的時間還要少4分鐘。


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文章難易度
A編
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PanSci 編輯|讀物理毀三觀的科學宅,喜歡相聲跟脫口秀,因為它們跟我一樣是個笑話。


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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!

椀濘_96
・2022/05/04 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

夏日雨季來臨,下雨前及正在下雨時,總能聞到一股特殊的氣味,濕濕的又有點清新,但大多時候卻不太喜歡,聞起來反而像霉味,甚至臭臭的,而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過,這個形容不出、抽象的「下雨的味道」,究竟是怎麼產生的呢?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後,雨水落在乾燥土壤上時,混雜新鮮泥土與青草的氣味,這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香,就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵,Petrichor 本身是個術語,專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》(Nature)期刊中,由兩位澳洲的 CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成;其中 petra 為岩石、石頭,而 ichor 則為希臘神話中神的血液。(聽起來就超厲害的!)

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中,Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義,Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體,源自於兩人在實驗中證實,這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油,隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時,油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用,等到雨季來臨時,多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟,兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。圖/Pixabay

隔年(1965 年)Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時,植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設:該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積,並從黏土(有黏性的泥土,內含多種礦物與金屬元素)和其他矽酸鹽礦物中釋放,兩者作為土壤的成分,似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質,其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而,根據兩人實驗觀察,發現並非如此。

根據實驗結果所示,從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外,發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子,與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比,發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時,當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」( argillaceous odour) ,以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外,還有細菌,也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌(Actinomyces)和鏈黴菌(Streptomyces),他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇(Dimethyl-9-decalol),該化學物質存在於孢子表層,並帶有泥土氣味,稱為土霉味(geosmin)或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢?

放線菌在長時間的乾旱時,代謝活動的速度會較慢;而在乾燥的環境下,細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕,泥土也變得濕潤,這能讓放線菌的代謝活動加速,因此也產生更多土霉味;等到下雨的時候,孢子因雨滴彈到空氣中,潮濕的空氣攜帶孢子飄散,便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態,土壤乾燥後又形成孢子,下雨時又再一次發生上述的過程,如此循環。

2010 年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology , MIT)研究雨滴對土壤的影響時,也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現,當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠(aerosols)粒子,而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用,在雨滴衝擊下,進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧,也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣(O2)分解成獨立的氧原子(O),其中一些重組為一氧化氮,接著又與其他大氣中的化學物質發生反應,有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧(O3)。因雷暴[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度,使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味(也有人形容像青草味),預告著大雨來襲。

除此之外,弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等,與雨滴、空氣相互作用後,都是產生氣味的來源。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎?

這些被天氣攪動所產生的氣味,都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為,土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路,而駱駝則作為放線菌孢子的載體,幫助其散播。

至於人類,昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地,夏季之前來的第一場雨相當重要,濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味,而雨水能為袋鼠、鴯鶓[2]等動物解渴,沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言,雨的氣味與綠意、生機有關,被認為是保護和清潔,也將世人與祖先聯繫著;學者將此稱之為「文化聯覺」(cultural synesthesia)。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到,儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應,但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶,便不太喜愛雨味;對另一部份的人而言是淨化和提神的,從炎熱的天氣中解脫,大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

下雨時的味道不單單只由一個事件構成,它很複雜、很多元,每個單獨氣味的背後都有著一套機制,說起來,不單單只有生物學,還搭配著物理學、化學、心理學等,在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時,你就可以和身旁的人問起:「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎?」

註解

註 1:雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象,通常伴隨著滂沱大雨。
註 2:鴯鶓(Dromaius novaehollandiae),別名為澳洲鴕鳥;是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲,為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

  1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道?——科學月刊
  2. Nature of Argillaceous Odour
  3. Petrichor and Plant Growth
  4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
  5. Why you can smell rain
  6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
  7. Why Does Rain Smell Good?
  8. 為什麼下過雨之後,地上會有個怪味?

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椀濘_96
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喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)