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小行星來訪地球的前世今生:2008 TC3多線索

臺北天文館_96
・2011/11/20 ・3420字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

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2008年10月6日,位於美國亞利桑那州的Catalina巡天望遠鏡(Catalina Sky Survey)偶然發現到2008 TC3小行星即將拜訪地球,在當時帶來前所未有的震撼。計算出小行星的飛行軌跡之後,天文學家得知重達80噸的這顆巨大岩石將會為地球帶來一個撞擊事件。19小時以後,小行星2008 TC3劃破北蘇丹天空、在努比亞沙漠上空約37公里處發生爆炸,這是史上頭一遭預測小行星撞地球事件,並且預測結果相當的成功。幸運的是,撞擊落點是偏遠地區,並未引起大災難,反倒是這些在還未撞擊地球前,尚在飛行途中就已經被做過光譜分類的小行星成分資料,直到現在還提供科學家一個前所未有的好機會,好好研究小行星的碎片。

撞擊發生後不久,流星天文學家Peter Jenniskens博士(屬SETI和NASA Ames研究中心)及物理學家Mauwia Shaddad(屬喀土穆大學)所率領的數支探險隊,隨即在範圍29平方公里的沙漠中展開隕石回收工作,地毯式搜索下,收集了近600片/塊散落小行星,不過,這顆原本總重量達80噸的小行星,在撞擊碎成隕石後,總重量只剩不到10公斤。

第6站隕石碎片揭開了很多有關小行星帶及太陽系誕生初期的秘密,它很有特色,現在有人乾脆將它稱為Almahata Sitta隕石。Almahata Sitta這個阿拉伯文字的意思是「第6站」,是行駛在瓦迪哈勒法和喀土穆之間的火車所經過的一個火車站,小行星墜落在地球上的碎片是在該區找到的。

研究人員表示,小行星帶裡頭有著許多不同型態的物質,它們為太陽系初期情況如何拍攝了很多幅快照。他們發現,這些小行星自從太陽系形成以來改變並不太大,代言了太陽系早期有著怎樣的化學多樣性,還有,這些小天體在太陽系形成初期的時候曾經歷過哪些作用和變化。而科學家們相信,了解小行星帶的組成成分,對於未來我們如何處理直撲地球而來的較大型小行星,會很有幫助。

在地面上,科學家研究了數以千計的隕石並加以分類編目,在太空中也曾光譜分析過幾百個小行星,「第6站」回收的這批隕石特別之處在於:它的身分還是小行星、還飛在太空中時,它已經被透過光譜儀加以分析,掉落地面後,它又迅速被科學家所發現及回收,所以成為了清清楚楚可顯示小行星隕石與母小行星之間有何關連性的「史上第一」。

證實小行星和特定型隕石之間具有相關性是個了不起的發現。因為我們從太空中看小行星只能看到其外表,從「第6站」隕石,我們能對照看到一個天體的內部情況,而這個天體的表面是在撞擊前就看過的。具有這樣的了解以後,為我們查考小行星內外部如何變化就提供了一張地圖。使我們對太空中這一類別的天體家族有更清楚的了解,並掌握到它們在太陽系中的分佈情形。

地球上所發現近3/4的隕石都是普普通通的岩質類球粒隕石。但是在分析過Almahata Sitta「第6站」隕石後,科學家們發現這是一類罕見的、富含碳的隕石,被歸類為橄輝無球粒隕石。一般相信,橄輝無球粒這型隕石是來自於大型富含有機物質的原始小行星,並且小行星曾經經歷過一次熔化。

「這是隕石中的怪咖,它是火成岩。」另一組對「第六站」隕石很有興趣的人馬,是Frederich和他學生等人。Frederich表示,「它就和地球上的火山岩石一樣,意思也就是說,這個隕石的起源是岩漿。很確定的是,在過去的某一個時間點上它曾經融化過。它們就像你在地球上會撿到的一塊岩石,但同時,卻也含有一些我們稱之為『比較原始』的物質,譬如石墨、有機化合物等其他東西。」

這也就是說,橄輝無球粒隕石,特別是「第六站」這批隕石,同時含有來自原始型小行星和演化型小行星的兩種物質,兩者截然不同。

過去收集到的隕石中,屬性屬於橄輝無球粒隕石這一類的比例相當低,這也讓大家對「第六站」隕石更加好奇。「第六站」隕石細粒度非比尋常,質地相當多孔,極為易碎。研究人員相信這一點也和2008 TC3小行星為何在經過地球的高層大氣時就碎掉四散相當有關。

Friedrich 和他一位Fordham的學生,透過一臺「電感耦合等離子體質譜儀」來分析這批隕石,這種質譜儀是專門用來觀查岩石等無機合成物的儀器。

Friedrich表示:「我們發現,幾百片不同的碎片,化學成分卻的確都是橄輝無球粒隕石沒錯,同時,幾百片碎片也似乎都沒有任何的糟地球污染的證據,這是另一件有趣的事情。」當然,這批隕石在撞擊後立即被尋獲、「新鮮」感十足,未遭汙染是理所當然的。「目前地球上所發現的大多數橄輝無球粒隕石都是在南極洲,通常這些南極所採集的樣品似乎總有某些元素濃度特別高,如鑭,鈰等稀土元素。但「第六站」隕石似乎並無明顯污染跡象。」未受污染的隕石,能使研究人員更精確探索太陽系的組成。

一般而言,球粒隕石大多未曾經過母小行星熔化或分異等作用 – 雖然研究人員還在懷疑,它們或許也未必典型代表隕石和小行星母體間的相關性 – 無論如何,相對的,橄輝無球粒隕石則通常會顯出其母體小行星曾有過融化。

所以曾被加熱到熔點的小行星,應該會看起來嗎?

根據「第六站」隕石最新研究顯示,這批隕石最原始可能來自於三個不同類型的小行星、經碰撞形成了另一個新的母小行星。這也可以解釋為什麼「第六站」隕石包含來自演化型和原始型小行星等兩種型態很不相同的物質。

其他證據也顯示,這顆小行星屬於不尋常的「多重組合型」橄輝無球粒隕石(類)。有跡可循嗎?NASA的太空中心人員證實:這些隕石曾被加熱達攝氏1150至1300度高溫,後來又經歷過每小時數千度的快速冷卻,在此期間,小行星中的碳將一部分橄欖石礦物鐵轉成金屬鐵。

因此,根據以上資料回溯2008 TC3小行星的來時路,可以這麼說吧:數十億年前,曾有一顆小行星,遭受過一次巨大碰撞,結果它有一部份礦物質熔化 – 但並非全部礦物質都熔化。後來,它又再次受到一個大碰撞,把這顆體積小於行星的天體撞碎成許多更小的小行星,而在幾十億年後,它的旅途在地球畫上了終點,2008 TC3,就是這些小行星碎裂遺骸之一。

NASA Johnson 太空中心人員Mike Zolensky指出, 橄輝無球粒隕石這種隕石的特性是多孔,孔壁上塗著橄欖石晶體礦物質,經過X光斷層掃描發現,這些孔呈現出沒有完全焊接在一起的粗粒穀狀物,孔隙的內襯則出現氣相沉積物。這代表第6站隕石是個「團集」作用的產物,從粗粒到細粉都有;在撞擊中遭不完整縮減的顆粒,稍後在高溫焊接中又重新地再被組接在一起。

從「第6站」撞擊現場回收的隕石,它的含碳比例也是在所有已知隕石中最高的。已發現有石墨和奈米金剛石的碳晶體,還發現了一些在高溫中仍倖存的原始有機物質,包括高豐度的多環芳烴,甚至連一些氨基酸也大難不死。

來自法國Observatoire de la Cote d’Azur的學者Julie Gayon-Markt博士從另一個角度提供了一些2008 TC3小行星家族的內資情報。

「由於像這樣,屬性與已知大為不同的隕石掉落在地球上其實很罕見,回答這樣的一顆小行星究竟來自何處,是很具挑戰性的有趣問題,小行星2008TC3如何形成,具有一個可能的解釋,它和一些礦物性質非常不同的小行星碎片彼此間的低速碰撞,或許有關。」

Gayon-Markt和她的團隊甚至還求教於「各小行星在主小行星帶的動能和光譜」等資料,希望能為解答第6站隕石的源起問題提供一些線索。他們的追蹤研究結果顯示,位置在主小行星帶內側,Nysa-Polana這個小行星家族,很有可能就是2008 TC3的故鄉。

「原始型」小行星,自太陽系誕生以來鮮少發生改變,一般含有高比例的水合礦物和有機物質。然而,其他類型的小行星還有許多是在特定時間點,有可能透過放射性物質衰變而受到加熱,熔化的岩漿分離成鐵質核心、四圍再包覆著岩質的地幔。

既想探索太陽系緣起之謎,又想解開那顆曾在2008年掉落地球的小行星身世之謎者,為數不少,Friedrich 和Gayton-Markt 這兩位鑽研著第六站隕石的研究員,代表著眾多好奇科學家的探索旅程。他們說,研究這些隕石是跨學科的合作,「我們的工作僅僅是大拼圖的一小塊。」(Lauren譯)

設置在美國亞利桑那州的萊蒙山天文台的Catlina巡天望遠鏡,在2008年10月6日發現了2008 TC3小行星的動畫照片資料 (Richard Kowalski)。

設置在美國亞利桑那州的萊蒙山天文台的Catlina巡天望遠鏡,在2008年10月6日發現了2008 TC3小行星的動畫照片資料 (Richard Kowalski).

  2008 TC3小行星撞擊地球後造成的各種隕石 圖片來源: P. Jenniskens,等人. Click image for full description

2008 TC3小行星撞擊地球後造成的各種隕石 圖片來源: P. Jenniskens,等人. Click image for full description

  “Almahata Sitta”,俗稱「第6站」隕石,其中編號15號的黑色碎片,在週遭淺色的沙漠岩石間形成了顏色上的明顯對比,照片攝於蘇丹北部努比亞沙漠。圖片來源: Peter Jenniskens (SETI Institute/NASA Ames)

“Almahata Sitta”,俗稱「第6站」隕石,其中編號15號的黑色碎片,在週遭淺色的沙漠岩石間形成了顏色上的明顯對比,照片攝於蘇丹北部努比亞沙漠。圖片來源: Peter Jenniskens (SETI Institute/NASA Ames)
資料來源:中研院天文網[2011.11.11]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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臺北天文館_96
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金魚的記憶才不只 7 秒!記憶力怎麼回事?好想要超大記憶容量
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/01 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美光科技 委託,泛科學企劃執行。

你是不是也有過這樣的經驗?本來想上樓到房間拿個東西,進到房間之後卻忘了上樓的原因,還完全想不起來;到超巿想著要買三四樣東西回家,最後只記得其中兩樣,結果還把重要的一樣給漏了;手機 Line 群組裡發的訊息,看過一轉身回頭做事轉眼就忘了。

發生這種情況,是不是覺得很懊惱:明明才想好要幹嘛,才不過幾秒鐘的時間就全部忘記了?吼呦!我根本是金魚腦袋嘛!記憶力到底是怎麼回事啊?要是能擁有更好的記憶力就好了!

明明才想好要幹嘛,一轉眼卻又都忘記了。 圖/GIPHY

金魚的記憶才不只 7 秒!

忘東忘西,我是金魚腦?!無辜地的金魚躺著也中槍!被網路流傳的「魚只有 7 秒記憶」的說法牽累,老是被拖下水,被貼上「記憶力不好、健忘」的標籤,金魚恐怕要大大地舉「鰭」抗議了!魚的記憶只有 7 秒嗎?

根據研究顯示,魚類的記憶可以保持一到三個月,某些洄游的魚類都還記得小時候住過的地方的氣味,甚至記憶力可以維持到好幾年,相當於他們的一輩子。

還有科學家發現斑馬魚在經過訓練之後,可以很快學會如何走迷宮,根據聲音信號尋找食物。但是當牠們壓力過大時會記不住東西,注意力分散也會降低學習效率,而且記憶力也會隨著衰老而逐漸衰退。如此看來,斑馬魚的記憶特點是不是跟人類有相似之處。

記憶力到底是怎麼回事?

為什麼魚會有記憶?為什麼人會有記憶?記憶力跟腦袋好不好、聰不聰明有關係嗎?這個就要探究記憶歷程的形成源頭了。

依照訊息處理的過程,外界的訊息經由我們的感覺受器(個體感官)接收到此訊息刺激形成神經電位後,被大腦轉譯成可以被前額葉解讀的資訊,最終會在我們的前額葉進行處理,如果前額處理後認為是有意義的內容就有可能被記住。

在問記憶好不好之前,先了解記憶形成的過程。圖/GIPHY

根據英國神經心理學家巴德利 Alan Baddeley 提出的工作記憶模式,前額葉處理資訊的能力稱為「短期工作記憶」,而處理完有意義、能被記住的內容則是「長期記憶」。

你可能會好奇「那記憶能被延長嗎」?只要透過反覆背誦、重覆操作等練習,我們就有機會將短期記憶轉化為長期記憶了。

要是能有超大記憶容量就好了!

比如當我們在接聽客戶電話時,對方報出電話號碼、交辦待辦事項,從接收訊息、形成短暫記憶到資訊篩選方便後續處理,整個大腦記憶組織海馬迴區的運作,如果用電腦儲存區來類比,「短期記憶」就像隨機存取記憶體 RAM,能有效且短暫的儲存資訊,而「長期記憶」就是硬碟等儲存裝置。

從上一段記憶的形成過程,可以得出記憶與認知、注意力有關,甚至可以透過刻意練習、習慣養成和一些利用大腦特性的記憶法來輔助學習,並強化和延長記憶力。

雖然人的記憶可以被延長、認知可以被提高,但當日常生活和工作上,需要被運算處理以及被記憶理解的事物越來越多、越來越複雜,並且需要被快速、大量地提取使用時,那就不只是記憶力的問題,而是與資訊取用速度、條理梳理、記憶容量有關了!

日常生活中需要處理的事務越來越多,那就不只是記憶力的問題,而是有關記憶力容量的問題了……。圖/GIPHY

再加上短期記憶會隨著年齡增加明顯衰減,這時我們更需要借助一些外部「儲存裝置」來幫我們記住、保存更多更複雜的資訊!

美光推出高規格新一代快閃記憶體,滿足以數據為中心的工作負載

4K 影片、高清晰品質照片、大量數據、程式代碼、工作報告……在這個數據量大爆炸的時代,誰能解決消費者最大的儲存困擾,並滿足最快的資料存取速度,就能佔有這塊前景看好的市場!

全球第四大半導體公司—美光科技又領先群雄一步!除了推出 232 層 3D NAND 外,業界先進的 1α DRAM 製程節點可是正港 MIT,在台灣一條龍進行研發、製造、封裝。日前更宣布推出業界最先進的 1β DRAM,並預計明年於台灣量產喔! 

美光不久前宣布量產具備業界多層數、高儲存密度、高性能且小尺寸的 232 層 3D NAND Flash,能提供從終端使用者到雲端間大部分數據密集型應用最佳支援。 

美光技術與產品執行副總裁 Scott DeBoer 表示,美光 232 層 3D NAND Flash 快閃記憶體為儲存裝置創新的分水嶺,涵蓋諸多層面創新,像是使用最新六平面技術,讓高達 232 層的 3D NAND 就像立體停車場,能多層垂直堆疊記憶體顆粒,解決 2D NAND 快閃記憶體帶來的限制;如同一個收納達人,能在最小的空間裡,收納最多的東西。

藉由提高密度,縮小封裝尺寸,美光 232 層 3D NAND 只要 1.1 x 1.3 的大小,就能把資料盡收其中。此外,美光 232 層 NAND 存取速度達業界最快的 2.4GB/s,搭配每個平面數條獨立字元線,好比六層樓高的高速公路又擁有多條獨立運行的車道,能緩解雍塞,減少讀寫壽命間的衝突,提高系統服務品質。

結語

等真正能在大腦植入像伊隆‧馬斯克提出的「Neuralink」腦機介面晶片,讓大腦與虛擬世界溝通,屆時世界對資訊讀取、儲存方式可能又會有所不同了。

但在這之前,我們可以更靈活地的運用現有的電腦設備,搭配高密度、高性能、小尺寸的美光 232 層 NAND 來協助、應付日常生活上多功需求和高效能作業。

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參考資料

  1. https://pansci.asia/archives/101764
  2. 短期記憶與機制
  3. 感覺記憶、短期記憶、長期記憶  
  4. 注意力不集中?「利他能」真能提神變聰明嗎?

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如果天空少了月亮,地球會怎麼樣?——《有趣的天文學》
麥浩斯
・2022/04/25 ・1477字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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如果天空少了月亮?文學家應該會很難過,音樂家也會少了創作的題材,沒有中秋節就少了月餅,也沒有烤肉。不過夜晚少了一個大光害,天文學家絕對會很高興!

潮汐變小、一天變短

地球上的潮起潮落,主要是月球繞地球運行造成的。太陽也會影響地球的潮汐,不過對地球的潮汐力只有月球的 46%。如果沒有月球的話,造成地球潮起潮落就只剩下太陽,滿潮和乾潮的幅度就會變小。

月球讓地球產生的潮汐,使地球愈轉愈慢。數十億年前,地球剛形成時,地球自轉的速度比現在快許多;因為月球的潮汐力,讓地球自轉的速度漸漸變慢,慢到現在的一天 24 小時。如果沒有月球,地球的一天可能不到 10 小時。

月球讓地球產生的潮汐,使地球愈轉愈慢。圖/Pexels

左搖右晃的地球

月球就像是走鋼索的人握的平衡桿,讓地球自轉軸保持穩定,如果少了月球這個平衡桿,地球自轉軸左搖右晃的幅度就會變大。

目前地球自轉軸相對於公轉平面的傾斜角是 23.4 度,因為月球的存在,這個傾角的變化幅度不大,大約在 22.1 度和 24.5 度之間。傾角讓太陽直射地球的位置在北回歸線和南回歸線間移動,讓地球出現四季變化。

如果沒有月球,地球的自轉軸變動的幅度就會變大,自轉軸的變動會對我們有什麼樣的影響?假設兩個極端的例子,地球的自轉軸傾角是 0 度和 90 度。

如果地球傾角是 0 度,太陽永遠直射赤道,地球上不會有北回和南回歸線,地球將不再有四季變化。

如果地球傾角是 90 度,太陽直射的區域會從北極到南極,也就是北回歸線位在北緯 90 度(也就是北極點),而南回歸線在南緯 90 度(南極點)。這種情況下,地球四季變化會非常劇烈,北半球夏天時,北極不會結冰,溫度比現在還高,南半球冰凍的區域比現在還大,這種極端氣候絕對不利現在地球上生物的生存。

未來人類可能先在月球建立基地,作為人類前進火星的跳板,在月球上測試火星裝備和訓練太空人,準備完成後再前往火星。如果少了月球的整備演練,要一步登陸火星將會困難重重。圖/麥浩斯出版

月球替地球擋子彈

月球是地球的衛星,一直以來它都保護著我們的地球。用望遠鏡看月球,會發現月球上有許多坑洞,這些坑洞幾乎都是隕石撞擊後形成的隕石坑,表示月球在早期受到許多的撞擊。如果少了月球擋下這些隕石,這些隕石可能就會撞上地球。

隕石撞擊對地球的生命影響很大。6600 萬年前,一顆 10 公里左右的隕石撞擊地球,造成恐龍滅絕。恐龍滅絕後,哺乳類才能興起,人類才有機會出現在地球上。

那些沒有被月球擋下的隕石,如果撞上地球,可能會改變地球物種的演化,人類說不定就不會出現在地球! 最後,如果沒有月亮,阿姆斯壯和另外 11 名阿波羅太空人也就無法登陸月球。人類少了探索月球的寶貴經驗,要直接踏上其他行星表面(例如火星),難度會高許多,甚至變得不可能!

——本文摘自《噢!原來如此 有趣的天文學》,2022 年 3 月,麥浩斯出版

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太陽系裡最大的峽谷、最高的火山,都在火星上!——《有趣的天文學》
麥浩斯
・2022/04/23 ・769字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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布滿鐵鏽的紅色沙漠:火星

在地球上用望遠鏡觀察火星,火星上的地形很難看清楚,只能看到最明顯的三種顏色色塊:紅、黑和白色。

比起水星和金星,火星算是比較宜人的行星,人類已經發射許多太空船前往探索,未來甚至可能移民到火星上生活,火星很可能成為人類下一個家園。圖/麥浩斯出版

火星表面充滿紅色塵埃,這些紅色塵埃由氧化鐵組成,也就是鐵鏽,火星表面絕大部分被氧化鐵覆蓋,所以表面看起來是紅色。

火星表面還有黑色的玄武岩,這些黑色玄武岩不會一直在那裡,有時黑色玄武岩會被紅色塵土覆蓋,當紅色塵土被吹散,黑色玄武岩又裸露出來。火星在南北兩極有白色的極冠,極冠是由水冰和乾冰組成,南北兩極的極冠會隨著季節變換而改變大小。

在火星上,除了兩極的白色極冠,還可以看見一些由冰晶組成的藍白色水冰雲。

壯觀的峽谷和火山

雖然火星的直徑只有地球的一半,不過火星上的峽谷和火山卻非常壯觀。

水手峽谷(Valles Marineris)長度約四千公里,這相當於美國的寬度,最深可達 7 公里,是太陽系裡最大的峽谷之一。火星表面有一座太陽系裡最高的火山:奧林帕斯山(Olympus Mons),奧林帕斯山是座盾狀火山,如果從附近的平原算起,它的高度約 26 公里。

圖/麥浩斯出版

比起荒涼死寂的水星和高壓炙熱的金星,火星似乎有趣多了!

──本文摘自《噢!原來如此 有趣的天文學》,2022 年 3 月,麥浩斯出版