沒有大氣層的世界，怎麼會有電離層（ionosphere）？別懷疑，月球就是有辦法做到！研究月球的科學家們對於月球為何會有電離層，已經傷腦筋了好幾年，現在或許有解答。

首先來談談何謂「電離層」。每個有大氣層的類地行星都有電離層。在這些岩質行星的上空，大氣與太空的交界處，來自太陽的紫外輻射將空氣分子游離化，使得此處充滿帶電氣體，這就是「電離層」。在地球上，電離層對通訊和航行很重要，例如：電離層可反射無線電波，使地面上的短波電台可以將訊息傳遞到很遠的另一個接收站內。電離層也會彎曲或散射來自GPS衛星的訊號，有時會讓你的GPS出差錯，沒偵測到正確的位置訊息。

1970年代，俄羅斯的月球19號和22號太空船首度偵測到月球電離層的證據。當它們以貼近月表的軌道環繞月球時，這2艘太空船感應到有帶電物質散佈在離月表約數十公里高的地方，帶電物質密度最多可達每立方公分1000個電子的程度，大約是任何理論可解釋的1000倍以上。當月球掩過遙遠電波源的過程中，電波訊號穿過月球邊緣的瞬間，電波天文學家也發現月球電離層存在的證據。

「月球沒有大氣層」這個事實，與「月球具有電離層」這個現象相互矛盾，深深困擾月球科學家。然而，或許月球也不是完全沒有大氣層呢！月球內部放射性元素衰變過程中所釋出的氣體有部分滲漏至月表；流星體和太陽風也會為月表帶來一些原子。但是這些方式所帶來的氣體都非常稀薄，許多研究學者拒絕承認這叫做「月球大氣層」，因為這個月球外氣層（exosphere）的密度只有地球的1017分之一而已，根本不足以解釋月球電離層的濃度。

40年過去了，月球電離層的謎題有了一個不一樣的解答，哥達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）Tim Stubbs於2011年初提出他的看法：可能是月塵惹的禍！年僅30的Stubbs，在發現月球電離層時甚至還沒出生呢！但是，他研讀阿波羅15號（Apollo 15）太空人的記錄時，發現其中一段提到他們看到月球地平線上空有片奇異的光輝。許多研究人員認為這些太空人應該是看到月塵。月表是個極度充滿塵埃的環境，這些懸浮的塵粒會散射日出時或日落時的陽光，在地平附近形成曙光或暮光。

Stubbs等人認為：月表上空漂浮的塵粒會被太陽的紫外輻射游離。根據他們的計算，這種游離過程足以提供足夠的帶電粒子，形成所觀測到的電離層。

電離層是由塵粒所形成的，而非氣體所構成的，對行星科學研究而言，是個非常新穎的點子。沒人知道這種現象在月表上有無晝夜的區別，或是會否隨著太陽活動週期而變化，甚至是會不會影響到未來在月球表面進行的電波通訊與航行的工作。美國航太總署（NASA）目前正在繞月飛行的ARTEMIS探測器，以及規劃在2013年發射的LADEE太空船，或許可以解答這已懸宕了40年的謎題。

資料來源:Mystery of the Lunar Ionosphere[2011.11.14]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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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。

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