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地方的科學節目需要你!在波音747上的空中天文台大解密

Y博士
・2016/04/09 ・1683字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

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「俱懷逸興壯思飛,欲上青天攬日月」

這是李白喝醉酒之後說的,想 high 到飛天,也不是詩人的專利,天文學家也想飛上天。

地球能夠孕育生命,厚厚的大氣層絕對是第一功臣。大氣層的存在不只是讓我們欣賞藍天白雲的風景,最重要的是:隔絕了來自宇宙的輻射。底下這張圖是大氣層對不同波段的電磁波穿透率。在可見光的波段,大氣層是透明的,所以我們可以在白天看見耀眼的太陽,在夜晚看見絢麗的星光。整體來看,可以穿透大氣層的電磁波比較少,無法穿透大氣層的電磁波比較多。但是,天文學家的工作就是觀察天體在不同波段輻射的電磁波,藉以研究天體的物理性質。如果都被大氣層擋住了,那不就沒戲唱了?

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在人類肉眼可見的領域之外,整個電磁波譜是非常不可思議的。從無線電波到伽瑪射線,各種不同波長的光(或說各種電磁波),都能呈現宇宙的某些獨特性質。某些波長用來研究黑洞最棒,有些波長的電磁波則在新生恆星和行星的研究上最為突出,還有一些則能呈現宇宙最早期的現象。而天文學,就是利用電磁波,研究星光。如果沒有眼睛可觀察,永遠沒辦法知道明亮的恆星、行星和星系等宇宙天體長什麼樣子,甚至不知道它們的存在。既然大氣層會屏蔽電磁波,那就把望遠鏡送到大氣層之外不就好了!眾所週知的哈柏太空望遠鏡就是最有名的例子。

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哈柏天文望遠鏡。圖/NASA

除了哈柏之外,當然還有其他太空望遠鏡在太空中為天文學家服務。不說你不知道,NASA 太空望遠鏡的數量差不多可以組個復仇者聯盟了。有圖有真相,請看這裡

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NASA 太空望遠鏡們,點即可看原圖。圖/NASA

BUT,人生最重要的就是這個BUT。科學研究也不例外。

要把望遠鏡送到太空當中,是非常花錢的一件事。不僅事前的準備工作要萬無一失,儀器出問題也沒有辦法拿回來修理,想要升級設備,也沒辦法去光華商場買零件自己組裝。另一個比較合理的選擇就是把望遠鏡送到高空中,山不夠高,沒關係,那就用飛機飛上去。

美國太空總署的 SOFIA 空中天文台就是這樣的產品。SOFIA 是  Stratosphere Observatory for Infrared Astronomy  的縮寫,意思是:同溫層紅外天文觀測。SOFIA 望遠鏡被搭載在經過改造的波音 747 飛機上,飛行在平流層中,比通常的客機飛行的海拔都高,能夠避免大氣中水蒸氣的干擾,也是目前世界上最大的機載望遠鏡。SOFIA 重達 17 噸重,一旦安裝在 747 客機機身後面的滑動門打開,它就能進行科學觀測。

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搭載在波音 747 飛機上的 SOFIA 望遠鏡。圖/NASA

SOFIA 望遠鏡填補了現代天文學的一項重要空白。這個觀測平臺足以負擔太空望遠鏡 80% 的觀測能力,而建造和維護費用卻只是太空望遠鏡的一小部分。為什麽要在飛機上進行紅外天文觀測呢?肉眼可以看到的宇宙,只是電磁頻譜的一小部分,但是在紅外望遠鏡裏,是截然不同的景象,紅外望遠鏡可以使天文學家獲得更豐富的信息。例如超新星形成的殘骸,即將誕生的新恆星。

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講了這麼多,也是紙上談兵。如果有更生動的影片不是更好嗎?是的,人民的聲音我們聽見了。不好意思,其實我寫這篇也算是個葉沛雯。為了讓各位更了解 SOFIA 的運作,中研院天文所特別與台灣電視公司新聞部合作,遠赴美國拍攝,詳實記錄 SOFIA 空中天文台的飛行歷程。這次的採訪,不僅是華人世界的獨家,也是媒體界相當難能可貴的創舉。

我們經常指責台灣日漸惡化的媒體環境,追根究柢,原因就是媒體業的資源緊縮。在這樣的環境底下,如果電視台沒有申請政府的經費,獨立製播這樣的節目,絕對是虧本的生意。而今,台視不僅願意投注資源製播優質的節目,更把版圖擴及科學普及,善盡媒體的社會責任,這樣的精神相當令人感佩。這個節目經過兩年籌備,七個月製作,即將在4/11(一)開始領先美國,全球首播。這一次大家不用花錢進戲院,只要在家打開電視機就可以。懇請大家踴躍支持,支持台灣本土的科學節目,為台灣的科學教育注入活水,也請大家廣為宣傳,台灣南波萬!

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Y博士
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天文學家。

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肺癌不只是抽菸惹禍!PM2.5、油煙、腸道菌失衡全都中,TW01 益生菌提升肺部保護力!
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・2025/05/07 ・2808字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文與 江欣樺營養師 合作,泛科學企劃執行。

肺癌連四冠 成為台灣十大癌症之首的背後原因

根據衛福部國民健康署於 2024 年 12 月公布的最新數據,肺癌已穩居台灣十大癌症榜首。這不只是發生人數最高,更同時擁有死亡率最高、晚期發現比例最高、醫療費用最高等三項不名譽的紀錄,可說是名副其實的「癌症四冠王」。

肺癌不只是台灣十大癌症榜首,更同時是發生人數最高、死亡率最高、晚期發現比例最高、醫療費用最高的疾病。圖 / unsplash

肺癌新確診人數在過去十年中持續上升,尤其在 2022 年 7 月政府推動肺癌篩檢政策後,越來越多過去未被發現的病例被篩檢出來。這項針對高風險族群的篩檢措施,有助於提高早期發現的比例,但也凸顯出台灣肺癌潛藏病例數量之大。

過去,大腸直腸癌曾長期穩居癌症發生率第一位,如今退居第二位,仍值得高度關注。不過,肺癌的快速上升與普及化趨勢,則反映出不僅吸菸者受影響,越來越多不吸菸卻罹患肺癌的人也在增加,使得肺癌防治策略面臨新的挑戰。

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基因變異遇上空污 PM2.5:台灣肺癌高發生率的雙重危機

在肺癌逐年升溫的背後,科學家持續探究其背後的成因。其中,一篇刊登於《Cell》2020 年 7 月號的研究引起了國際關注。這項研究由中央研究院團隊主導,聯合臺灣大學、臺北醫學大學及臺中榮總等單位共同完成,發現一種名為「APOBEC 變異」的基因特徵,可能與臺灣女性罹患肺癌發生率偏高有關。該變異會影響細胞內 DNA 的穩定性,使其更容易累積損傷並進一步發展為癌症,這項研究也讓人們開始重新思考肺癌與遺傳體質之間的關聯性。

除了基因之外,環境因素依然是不可忽視的關鍵。2023 年 4 月《Nature》的一篇封面故事則指出,空氣污染對肺癌的影響,可能不是直接造成新的 DNA 突變,而是透過誘發「慢性發炎」的機制,促使原本已帶有變異的細胞被「喚醒」並增殖形成腫瘤。這如同將原本處於沉睡狀態的壞細胞,因長期的空氣污染刺激而被激活。

由此可見,預防癌症的策略或許不應僅著重於防止癌細胞的「產生」,更重要的是避免讓它們「活化」。這也代表預防策略的重點,正從過去單純的「避免基因突變」,轉向同時「減少發炎反應」。而導致這些發炎與突變的因素,其實仍然是我們熟悉的環境污染源,例如 PM2.5、香菸二手煙、油煙與室內空氣品質等。

值得注意的是,這種風險機制並不只侷限於肺癌。大腸直腸癌的發生同樣與基因變異及環境因子的交互作用密切相關,顯示癌症成因不再是單一來源,而是多層次、需整合多面向來防範的健康議題。

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遠離肺部發炎:從廚房油煙到腸道保健的肺癌預防關鍵

在空氣品質頻頻亮紅燈的臺灣,要保護肺部健康,關鍵就在於避開引發發炎反應的因子。國民健康署明確指出,「吸菸」仍是肺癌最主要的危險因子,佔所有患者的七至八成。然而,非吸菸者也絕不能掉以輕心,二手菸、交通廢氣、PM2.5 等空氣污染物,同樣是導致肺部慢性發炎的重要元凶。

肺癌元凶不只有吸菸,空污也是一大原因。圖 / unsplash

此外,有一項常被忽略卻與肺癌風險高度相關的危險因子,來自我們每天的廚房——烹飪油煙。國民健康署指出,臺灣女性長期暴露於烹飪油煙中,罹患肺癌的風險不容忽視,尤其是在長時間未使用抽油煙機的情況下。國民健康署指出,未使用抽油煙機的非吸菸女性,其肺癌風險竟比有使用者高出約8.3倍。這項數據提醒我們,日常看似平常的行為,可能正是健康風險的關鍵所在。

除了遠離風險因子,江欣樺營養師也提出,從「腸道」著手是提升免疫力、降低全身發炎反應的新方向。維持腸道健康不僅能調節整體免疫系統,更與肺部的發炎反應息息相關。以益生菌株 TW01 為例,研究指出它能有效抵達腸道內的免疫關鍵區域——貝爾斑(Peyer’s patch),調節 T 細胞中 TH1 與 TH2 的平衡,有助於緩解過度的免疫反應或過敏現象。

此外,TW01 菌株也能促進B細胞分泌 IgA 免疫球蛋白,強化腸道黏膜層的保護力,減少「腸漏」的發生,進而間接保護其他器官免受炎症的侵擾。更令人關注的是,該菌株亦在研究中展現抑制大腸癌細胞的潛力,對於目前台灣排名第二的大腸直腸癌,可能提供另一層預防上的助力。

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國民健康署指出,未使用抽油煙機的非吸菸女性,其肺癌風險竟比有使用者高出約8.3倍。圖 / shutterstock

TW01 益生菌對抗肺癌:從腸-肺軸線降低空污引發的肺損傷

腸道與肺部之間存在一條重要的生理連結,稱為「腸-肺軸線」。今年初發表於《Nutrients》期刊的一項臺灣研究指出,TW01 益生菌能透過腸-肺軸線機制,從腸道出發,間接守護我們的肺部健康。研究結果顯示,TW01 益生菌有三大關鍵作用:首先,有助於減輕空污 PM2.5 所造成的肺損傷;其次,可降低肺部發炎物質(如 TNF-α、IL-6、IL-10 等);第三,降低肺纖維化,主要透過調節 TGF-β1/Smad 信號傳導來達成。

其實,腸道與其他器官之間也存在類似的「軸線」關係,例如腸-腦軸線影響情緒與睡眠,腸-皮膚軸線與皮膚狀況密切相關。這些軸線代表著腸道菌叢的健康與代謝活動,很容易影響到其他器官。反過來,器官之間的影響同樣是雙向的——空污中的 PM2.5 不只損害肺部,也會擾亂腸道菌相,甚至引發「腸漏症」,讓體內毒素再次回到肺部,進一步惡化發炎反應。

預防肺癌、對抗 PM2.5,從 TW01 益生菌構築更健康的防線

面對癌症這個複雜的敵人,我們或許無法改變基因,但我們可以從每天的選擇中,建立更堅固的健康防線。越來越多研究顯示,身體各個器官並非獨立運作,而是彼此緊密串聯——肺與腸的關聯,正是一個明顯的例子。從腸道微生物的平衡,到肺部的免疫狀態,生活中的每一項小習慣,其實都可能悄悄影響著我們罹癌的風險。

空氣品質意識、健康飲食內容、規律運動習慣、定期健康檢查,這些看似平凡的日常行為,正是最切實且有效的預防行動。特別在台灣,肺癌與大腸癌長期高居發生率前兩名,更提醒我們——預防不能等到症狀出現才開始,而應該從日常做起。

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