蒙德極小期或許是恆星的中年危機，或許也是生命進化的契機！

在天文學家於 17世紀開始用望遠鏡觀察天空後不久就發現了太陽黑子，但是從 1645到 1715年間黑子幾乎完全消失，天文學家 John Eddy在1976年透過太陽黑子的歷史觀測資料得到一個結論：原本有平均11年半活動週期的太陽，在那段時間內就像打了個 70年的盹。他以過去曾對此事件作過研究的天文學家夫婦命名，稱之為「蒙德極小期」(Maunder Minimum)。

左為太陽活動最小期，右為極大期的示意圖。Image©MARK GARLICK/SCIENCE SOURCE

現在天文學家發現太陽似乎並不是唯一會打盹的恆星。賓州州立大學研究生 Anna Baum 2018年根據威爾遜山的長期觀測資料，對59顆恆星進行了 50年活動統計，加上 Keck-HIRES的紀錄，結果發現 HD 166620正在經歷類似蒙德極小期的活動靜止階段。

HD 166620的長期活動情形。Image©Jacob K. Luhn et al., (2022)

Metcalfe和 van Saders（2017）曾提出一個模型，認為當恆星壽命過半時，會陰太陽風的「剎車」作用而使其自轉變慢，當其平均活動水準接近閾值R’_HK值 -4.95（Brandenburg et al., 2017）後，偶爾會經歷比較強、比較長的太陽極小期，而且這種現象會隨著恆星平均活動量的下降而頻率升高，最後變成永久的平靜。在走到這步之前的某些時候，恆星會因磁場減弱而不再刹車，在這個過渡期間，恆星便呈現打盹狀態，活動低下而沒有起伏，如蒙德極小期一樣。HD 166620似乎就是如此，過去它17年的活動週期強烈而明顯，但自2004年以來，活動量持續低迷至今，這種明顯而戲劇性的變化似乎正是它處於類似蒙德極小期的證據。

Metcalfe 認為太陽磁場發生轉折，可能也正是地球生命第一次爬出大海的時間點，這或許不是巧合，因為來自活躍恆星的高能量粒子和輻射會破壞DNA促成突變，並加速進化的腳步。如此看來，如果要尋找地外文明，或許從進入生命後半期「中年危機」的恆星開始，會是個不錯的選擇。

Science, doi: 10.1126/science.ade3556

咀嚼消耗的卡路里不但比你想像高，而且還可能了影響人類的進化

說到燃燒卡路里的方法，很少有人會想到咀嚼，也沒人認真研究過咀嚼所花的能量和時間。但一項最新的研究發現，我們每天消耗的能量中約有3%來自於咀嚼，如果偏愛根莖類食物，可能還更多。這對減重可能沒甚麼明顯幫助，因為消耗能量的效率遠低於走路，甚至消化，但它在人類長期演化中可能扮演了重要的角色。

南方古猿的頭骨。Image©PHILIPPE PLAILLY/SCIENCE

由曼徹斯特大學生物人類學家 Adam van Casteren所領導的研究團隊，首次對人類咀嚼所耗費的能量進行了精確計算，這項研究也為遠古人類祖先和現代靈長類動物下巴為何如此不同提供了具體的數據資料。

科學家們長期以來，一直懷疑我們的顎部的大小和牙齒形狀的演變，是為了讓咀嚼更有效率。隨著轉向食用更容易咀嚼的食物，並發展出如切碎和烹飪等減少咀嚼時間和精力的技術，頜骨和牙齒的形狀也發生變化，比起其他靈長類動物來得小。但如果不知道每天在咀嚼上花費的能量，就很難確定減少消耗能量是否真的是推動這些進化的一項因素。

因此研究團隊給21名男女戴上一個球形的頭盔，用以測量他們消耗的氧氣和呼出的二氧化碳量。然後請受試者咀嚼一種無味、無臭、無熱量的口香糖15分鐘。這種口香糖因為無味、無熱量，所以不會觸發也會耗能的消化系統。

Image©Adam van Casteren

研究團隊發現，受測者在咀嚼時呼吸的二氧化碳水平上升，顯示他們的身體在更努力工作。當口香糖較軟時，受試者的新陳代謝平均上升 10%，但當口香糖較硬時，咀嚼則比休息時增加 15%的耗能。總的來說，這個咀嚼口香糖的實驗只占日常能量消耗的不到 1%，但卻量化了咀嚼所消耗的能量。

在出現烹飪和使用工具之前，早期人類可能得花更多時間來咀嚼，以大猩猩來說，咀嚼可能花了至少2.5%的能量，而吃的食物越硬，咀嚼所需要的時間越長，佔總耗能的比例也會更高。因此飲食習慣與有效的咀嚼在進化上是一種優勢，因為咀嚼節省下來的能量可以用在其他方面，例如休息、恢復和生長。

計算人類咀嚼能量也讓我們看到其他人科動物的進化策略。例如南方古猿（Australopithecus），200萬到400萬年前生活在非洲的一個人種，他們牙齒的咀嚼面和顎部肌肉比現代人大四倍，在咀嚼上一定消耗更多能量。

但科學家也不相信咀嚼能量就是人類頜骨和牙齒演變的唯一因素，因為還有其他因素可能更重要，例如，顎部形狀能否能盡量減少牙齒的斷裂與磨損，因為沒了牙齒，能量也會很快消耗殆盡。

與南方古猿及現代靈長類動物相比，人類是一個異數。我們每天只花7分鐘來咀嚼，相較之下，大猩猩90%清醒的時間都在咀嚼，和牛羊等反芻動物相當。而減少花在咀嚼上的能量，或許真是促成人類進化里程碑的因素之一。 

Science

doi: 10.1126/science.ade4630

120億光年外，一個幾近完美的愛因斯坦環！

Galaxy SPT-S J041839-4751.8。Image©JWST/MAST;Spaceguy44/Reddit

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡(JWST)不斷帶來令人目眩神迷的華麗影像。由天文研究生 Spaceguy44處理並分享在 Reddit上的這張幾近完美的愛因斯坦環又是一個例證。

這是一個遠在 120億光年外的星系 SPT-S J041839-4751.8，如果不是在它前方剛好有一個大質量星系，以重力透鏡效應將它成像為愛因斯坦環，我們根本看不見這個星系。

這幅影像由 JWST的中紅外相機（MIRI）拍攝，Spaceguy44 將其以三色合成處理，紅色為波長 10µm的 F1000W濾鏡，綠色是 7.7µm的 F770W，藍色則是 5.6µm的 F560W濾鏡所拍攝。

一沙見世界，大陸地殼生成竟與銀河系有密切關係！

Image©Schroptschop

“To see a World in a Grain of Sand” 一沙見世界，這是威廉．布萊克詩作 Auguries of Innocence 的第一句，也是地球與銀河系關係的最佳寫照。

研究沙粒的組成，可以推測它形成的過程，進一步想，地球構造的形成是否也會與在銀河系中的位置有關呢？雖然有點難以想像，但在地球構造發展過程中，宇宙環境的影響的確不容小覷，包括地球軌道的週期性變化、太陽能量輸出的變化、伽馬射線爆發、隕石撞擊等等。事實上，隕石撞擊在大陸地殼形成中所扮演的重要角色已經獲得證實。而由澳洲、英國與美國科學家組成的研究團隊，更進一步發現了一個大陸地殼生成的大驅動機制，並發表在《地質》期刊 (Geology)上。

地殼許多岩石是來自地幔中熔融或半熔融的岩漿冷卻凝固而成，在礦物結晶過程中，像鈾之類的放射性元素會加入其中，成為追查它們年齡的密碼。不僅如此，我們還可以從晶體中其他元素來追蹤其母體岩漿的成分，就像從姓氏來追溯家族歷史一樣。

有了年齡和成分的資訊，就可以重建地殼生成的時間線，並透過傅立葉轉換來找到其主要頻率。結果發現，早期地殼生成有一個大約 2億年的週期。另一方面，我們的太陽以每秒約 240公里速度在銀河系中飛馳，而銀河系旋臂轉動的速度則是每秒 210公里，這表示太陽系會在銀河系旋臂中進出，其間隔正好也大約是 2億年。這不禁讓人聯想到，地殼產生和太陽系進出銀河系旋臂之間似乎有著某種關聯！

地殼形成與太陽系穿越銀河旋臂週期的關係。Image©NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt

這要從我們太陽系的結構說起。在太陽系最外圍有一片名為奧特雲的冰冷岩石碎片雲，當太陽系週期性進入旋臂時，重力交互作用可能使奧特雲物質進入太陽系內部，甚至撞擊地球。一般小行星帶星體若撞擊地球，其速度平均約每秒 15公里，但若來自奧特雲則快得多，平均可達每秒 52公里，而這些週期性的高能量撞擊就被記錄在地殼生成的礦物晶體中。

奧特雲星體撞擊時導致地殼破裂，就像打開汽水瓶蓋，地幔會減壓熔化，讓富含矽、鋁、鈉和鉀等較輕元素的熔岩漂浮在密度較大的地幔上方，形成新的大陸地殼。而大陸地殼在整個地球自然迴圈又扮演著至關重要的角色，與大氣、水圈有密切相互作用，更承載著主要的生物碳。雖然大規模的隕石撞擊會造成大滅絕，但也是大陸地殼發展的關鍵，甚至從外太空帶來生命。

下次在晴朗夜晚仰望夜空時，不妨看看銀河，再低頭看看腳下，你就更能體會布萊克「一沙見世界」的真諦了！ 

Geology, doi.org/10.1130/G50513.1

核戰可能導致數十億人餓死，絕對超出你的想像！

這樣的蕈狀雲是全世界永遠都不想看到的景象，但科學家仍然必須對核子戰爭可能造成的影響進行評估，這樣的研究從冷戰時期至今未曾停止，幾十年來，科學在各領域都有長足的進步，也讓我們對核戰浩劫有更多的瞭解，特別是在農作與漁獲等糧食供應方面。

 Image©dzika_mrowka

曾有一項美國研究指出，即使在核戰中僅有美國發動核子攻擊而未遭受報復，核戰仍然可能造成美國數百萬人死亡。聽起來很荒謬，但這是「環境反擊」，包括放射性塵埃、核子冬天效應（核爆塵埃對地表溫度、降水、陽光等所產生的影響）等所引起的連鎖效應。如果美國將7,000顆核彈（包括服役與待退）全部發射，將造成全球核子冬天，使500萬美國人餓死，若發射1,000顆，約14萬美國人餓死，只有在100顆以下，才不致於對美國的食物鏈造成致命破壞。

由一個國際合作團隊的共同研究則發現，撇開核戰中直接傷亡（可能達數億人），單是食物短缺危機就足以殺死世界上大部分人口。研究人員以美國國家大氣研究中心的地球系統模型來推測核戰對全球糧食供應產生的影響，結果並不樂觀。

以印度和巴基斯坦爆發全面核戰，導致100場核爆為例，將有500萬噸塵埃微粒被拋入大氣層（2017年加州及2019年澳洲極嚴重的野火各產生約100萬噸），使全球大多數人可攝取的卡路里數減少8%，在接下來的幾年裡將有多達2.55億人死於饑荒。

但若是美、俄爆發全面核戰，引爆數千枚核彈，將使大氣層中增加1.5億噸的砂礫和塵埃，而全世界將失去四分之三的卡路里。若把動物飼料緊急供應給人類，並減少現今食物浪費的情況，也只能將50億人陷入飢餓的時間延後大約兩年。

人口密度與數量也關係著食物供應的嚴重性，若在北半球發生250場核爆，產生2,700萬噸塵埃，農作卡路里將下降超過50%，漁獲卡路里下降約20%至30%。但赤道附近國家的卡路里減少平均低於10%。

俄烏戰爭是一個最佳實例，食物貿易必定會因戰爭而中斷，依靠從其他地方運來食物的國家必須迅速做出調整。但像澳洲、紐西蘭，即使國際貿易中斷，當地自產的春麥至少還能為其人口提供一半的卡路里。研究人員模擬發現，小麥這種穀物產量所受的影響最小，甚至還可能少許增加，這點比依賴稻米的國家好得多了。

但無可避免的社會與政治動盪，將讓糧食經濟預測充滿變數。譬如澳洲和紐西蘭會湧入大量來自亞洲和其他糧食不足國家的難民，若再考慮其他因素，例如臭氧層被破壞和授粉動物的死亡等等，都會在某種程度上影響糧食資源，使人類死亡數更高。

科學家坦言，雖然這項研究用了比過去更精確的方法和資料來推估，但面對人類在核戰後的求生掙扎，仍有很多未知數難以預測。科學家們並不期望能掌握這些因素來作出更準確的預測，但希望擁有核子武器國家的領導人，能夠牢記核戰可能導致的後果。

Nature Food volume 3, pages567–568 (2022)

發現火星上曾被水改變的岩石，毅力號收存以備送回地球

佛羅里達大學地質學與天體生物學家Amy Williams的研究小組，透過NASA火星探測車毅力號，收集了第一批將送回地球的火星岩石樣本，這將是具體解答火星曾否存在生命的第一步。科學家們認為數十億年前曾經多水的火星，可能孕育過生命。

在羅切特岩石(Rochette)岩石樣本旁自拍的毅力號火星探測車。Image©NASA/JPL-Caltech/MSSS

這些岩石樣本來自耶澤羅撞擊坑(Jezero)底部的羅切特岩石(Rochette)岩石，這裡曾是河流進入大湖的三角洲，在地球上，像這樣的環境正是生命蓬勃發展的地方。科學家們認為數十億年前，曾經多水的火星可能已有生命存在。

毅力號於2021年2月在耶澤羅坑底登陸，隨後開始拍攝與分析該地的岩石組成，並瞭解地質構造。研究小組發現，坑底原本應該滿布在湖水中長期形成的沉積岩，但這些脆弱的岩石已經在漫長的歲月被磨蝕殆盡，露出了最初由熔岩所形成的堅硬火成岩。

科學家們先讓毅力號把這些被水改變過的岩石保存起來，計畫在 2033年左右送回地球，不過這是一項艱鉅的任務，必須先建出能從火星表面發射的火箭，然後將樣本艙送到軌道上和返回艙會合並飛回地球，科學家們便能在實驗室中詳細研究這些岩石，包括測量岩石的年齡和尋找古代生命的跡象，由於它們存在的年代早於河流三角洲，會保留下有關湖泊的重要資訊，而這些研究是無法靠毅力號上簡單的分析儀器完成的。

Science

JWST再建功，首次在系外行星大氣中偵測到二氧化碳！

NASA 詹姆斯-韋伯太空望遠鏡(JWST)首次在系外行星大氣中觀測到二氧化碳存在的確切證據。二氧化碳是碳迴圈的一部分，自然存在於地球大氣層中，人類活動則造成其豐度略微升高。科學家們認為在系外行星發現二氧化碳，不僅是尋找地外生命化學載體重要的一步，也對瞭解該行星的組成與形成過程提供了重要的線索，更顯示出 JWST 未來或許能在較小的岩質系外行星稀薄大氣中偵測到二氧化碳。

Image©NASA, ESA, CSA and L.Hustak(STScI) 

這顆系外行星的編號 WASP-39b，2011年以凌日法發現，是一顆位於 700光年外，繞行類似太陽恆星的一顆熱木星，其質量約為木星的四分之一（與土星差不多），直徑是木星的 1.3倍。它的密度極低與其高溫（900℃）有關，因為 WASP-39 b的軌道半徑僅及水星的 1/8，4 天多就環繞恆星一圈。

NASA 的哈伯太空望遠鏡和史匹哲太空望遠鏡都對其進行過觀測，並發現在其大氣中存在水蒸氣、鈉和鉀，但 JWST 對紅外波段的超高靈敏度則證實了二氧化碳的存在。

由加州大學聖克魯茲分校 Natalie Batalha 所領導的研究團隊，從 JWST在 2022年7月10日對 WASP-39 進行 8個小時的觀測中，利用 WASP-39b 凌日機會以 JWST 近紅外光譜儀（NIRSpec）拍攝了其大氣的透射光譜，並在 4.1和4.6 微米間發現二氧化碳訊號。過去天文學家從未有機會在 3至5.5 微米波段對系外行星大氣進行觀測，而這部分的光譜對於測量水、甲烷和二氧化碳等氣體的豐度非常重要，一般認為這些氣體普遍存在於各種類型的系外行星大氣中。

二氧化碳分子也是追蹤行星形成歷程的重要線索，天文學家將在未來十年中以 JWST 對各類行星進行測量，以瞭解行星形成的細節。

Nature
NASA JWST News 

密西根大學圖書館珍藏伽利略發現木衛手稿居然是假的！

密西根大學圖書館發布一項聲明：根據考證，過去一直被認為是伽利略手稿的一份資料，實際上是偽造的。密西根大學圖書館表示，當他們發現這件事時也非常痛心。

據稱是記錄伽利略發現木星四顆衛星的手稿贗品。Image©University of Michigan Library

這份手稿自1938年以來就是密西根大學圖書館最寶貴的珍藏之一，當時是由底特律商人Tracy McGregor，也是狂熱的書籍和手稿收藏家死後所捐贈，而他則是1934年5月在American Art Anderson Galleries 拍賣會上，購下來自另一位收藏家 Roderick Terry 的藏品，而且根據1934年的拍賣目錄記載，這份手稿曾由比薩大主教 Pietro Maffi（1858-1931）紅衣主教將其與收藏的伽利略信件比對，鑒定其確出於伽利略之手。

這份手稿的上半部是伽利略在1609年8月24日向威尼斯大公介紹新望遠鏡前，所寫的一封信的草稿，這封信的確存在，保存於義大利威尼斯的國家檔案館裡。手稿下半部則是關於伽利略在1610年1月7-15日發現木星衛星的筆記，這也是真實的記錄，現存於義大利佛羅倫斯國家中央圖書館。

但喬治亞州立大學歷史學家 Nick Wilding覺得有些不太對勁，因為對一份 17世紀的手稿來說，上面的墨水、筆跡和一些詞彙都很奇怪。2022年5月，Wildin寫了一封 email給密西根大學圖書館館長 Pablo Alvarez說明他的疑慮，於是密西根大學展開了調查。三個月後，確定了這份手稿並非出自伽利略，而很可能是出自 Tobia Nicotra之手的贗品，他是義大利有名的贗品製作者，活躍於 1920、30年代。

破解贗品的關鍵證據是紙上的一個浮水印，古老的紙張上通常會有浮水印以識別紙張的製造者和生產地。這份手稿的紙上印著 "AS"，為造紙商的字首，還有 "BMO"，即義大利 Bergamo的縮寫。已知最早印有 BMO字樣的紙張可以追溯到1770年，這也意味著這份手稿的歷史不會早於1770年，但伽利略在1642年即已過世！此外密西根大學也找不到任何這份手稿在 1930年代之前存在的證據。

密西根大學表示，Wildin還在紐約 Morgan 圖書館藏品中發現另一份疑似 Nicotra製作的伽利略手稿贗品，是一封可能寫於 1607年的信件。密西根大學圖書館正在考慮該如何展示這份伽利略手稿的贗品，但無論如何，這都是一個慘痛的教訓。

UNIVERSITY OF MICHIGAN LIBRARY statement

恐龍滅門案有幫兇！

根據最新的研究發現，被認為造成絕大多數恐龍滅絕的希克蘇魯伯(Chicxulub)小行星很可能有個幫兇：一顆小得多的星體 Nadir。

科學家是在分析西非幾內亞高原的地震反射波資料時，偶然在海底發現了一個大於8.5公里寬的撞擊坑，埋藏在古生代沉積層下方約300-400公尺處。從數值模擬推算，這很可能是一顆直徑400米以上的小行星，撞擊海深 800米的海底所形成，它不僅有梯狀坑壁，中心還有明顯隆起，附近地形也有變形，撞擊時引起了一連串高達一公里的巨大海嘯、6.7至7級的地震，並從黑頁岩沉積物中釋出大量溫室氣體。而從地層歷史來看，這個撞擊坑形成於大約6,600萬年前的白堊紀與古第三紀交界(K-Pg, 舊稱 K-T)，與希克蘇魯伯撞擊大致相同，當時造成了歷史上最嚴重的滅絕事件之一。科學家推測它有可能與希克蘇魯伯來自同一個母體，並同時到達地球。

科學家計畫未來對該處進行鑽探，以確認此事件及其影響。

小行星斷裂示意圖。IMAGE©NASA/JPL-CALTECH

Science Advance

Doi/10.1126/sciadv.abn3096

夜空容得下幾顆月亮？答案出乎意料！

Image©John Finney

地球能不能像木星、土星一樣能夠穩定地擁有很多衛星？這可不只是個天馬行空的問題而已，天文學家可以藉著電腦模擬來瞭解地球如何形成，以及其他具有衛星的類地系外行星宜居性。

根據涵蓋3,000年時間範圍的模擬結果：地球最多可以擁有四顆像月球這樣大小的衛星，如果是比較小的衛星，數量還可以更多！

若行星系統中只有一顆或兩顆衛星，在動力平衡上相對單純，但若有三顆衛星，就會產生週期性的軌道共振。根據德州大學阿靈頓分校物理學家 Suman Satyal 研究團隊的模擬顯示，衛星的最大數量取決於衛星質量。當分別以月球﹑冥王星（約月球的1/6）與穀神星（約月球的1/100）三種衛星質量代入N體運動模擬後，發現地球可以擁有3±1顆月球質量的衛星，或4±1顆冥王星大小的衛星，或7±1個穀神星大小的衛星，並能保持系統動態平衡，不至於發生碰撞。不過實際狀況中當然不會每顆衛星的質量都一樣，而且模擬中也忽略了太陽系中其他行星引力造成的潮汐遷移。

想想看，如果地球有好幾個月亮，夜空應該會更加有趣，它們不但大小不同、亮度不同、盈虧現象與週期也各異其趣，當然地球的潮汐也會更加複雜。

這項模擬對系外行星的研究也很重要，因為目前大部分被發現的系外行星系統只有一顆行星，此外只有兩個系外衛星被發現，而且都是以大約 1 AU的軌道環繞類木行星而行。

此外許多電影都引用了系外行星多顆衛星的場景，譬如《阿凡達》中的潘朵拉、《星際大戰》中的恩多，這項研究還能讓未來的電影在科學上也更準確些！

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

doi.org/10.1093/mnras/stac2172

完全被海洋覆蓋的系外行星 TOI-1452 b

由 Montréal大學系外行星研究所（Institute for Research on Exoplanets, iREx）Charles Cadieux所領導的國際研究團隊，發現了一顆環繞雙星系統的系外行星 TOI-1452 b，其很能是一顆表面完全被深邃海洋所覆蓋的「海洋行星」。

可能完全被深海覆蓋的系外行星TOI-1452 b想像圖 ©Benoit Gougeon, Universityité de Montréal  

TOI-1452 b屬於超級地球，位於天龍座，距離地球約 100光年，質量為地球的4.8±1.3倍，半徑約 1.67±0.07 倍。它以11.1天的周期環繞一組M型雙星而行，軌道半徑僅0.061 AU。不過 TOI-1452的主星表面溫度僅 3,185±50 K，所以估計 TOI-1452 b的表面溫度大約在 326±7 K，表面很可能是完全被深厚的液態水海洋包覆。 

研究人員從NASA的 TESS巡天資料中找到TOI-1452 b，再透過 Mont-Mégantic天文臺（OMM）望遠鏡與PESTO相機進行進一步的亮度觀測。由於 TOI-1452是由兩顆大小相近的恆星組成，相距僅 97 AU，大約為冥王星軌道的2.5倍距離，所以需要PESTO的高解析力來進行凌日時的亮度曲線觀測，推算出 TOI-1452 b的半徑。

下一步則是透過安裝在夏威夷加法夏望遠鏡(CFHT)的 SPIRou紅外光譜儀進行觀測，它特別適合用於觀測主要輻射落在紅外波段的小質量恆星，不過還是用了50多小時的時間才得到其光譜資料，並透過沿徑速度推算出TOI-1452 b的質量。 

根據 TOI-1452 b的質量和半徑，天文學家推算出其密度約為 5.6(+1.8, -1.6) g/cm³。它像地球一樣是岩質行星，但可能和地球很不相同。地球基本上是一顆非常乾燥的行星，雖然有藍色星球之稱，表面也有約70%是海洋，但水只佔了總質量不到 1%。

近年來發現了許多體積介於地球和海王星（半徑為地球 3.8倍）的系外行星，其中某些的密度很低，極可能很大比例是由像水這樣的物質所組成，這些行星被稱為「海洋行星」。

從半徑、質量、密度等種種條件看來，TOI-1452 b是目前所知最有可能的海洋行星之一，水可能占整顆行星質量的30%。

與不同組成模型繪製的曲線擬合，TOI-1452b與岩石組成、水佔質量25%、0.1%的H-He大氣所構成的行星一致（綠色為1σ、2σ輪廓）。©Charles Cadieux et al.

TOI-1452 b也是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡(JWST)的理想觀測候選者之一，它是少數已知表現明顯海洋行星特徵的系外行星之一，而且離地球夠近，天文學家可以透過對其大氣層的研究來進一步瞭解它。

The Astronomical Journal

DOI 10.3847/1538-3881/ac7cea

聽聽看，黑洞的聲音！

太空中並不是沒有聲波傳遞，只是頻率很低，遠低於人類聽覺範圍的 20 Hz- 20,000 Hz。

英仙座星系團，Image© NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al.

NASA釋出了一段位於2.5億光年外的英仙座星系團中心超巨質量黑洞，透過週圍氣體傳遞的聲波，其頻率為 1,000萬年，降B，比中央C低57個八度；科學家將其音高拉高 1.44x10¹⁵倍後，讓人類可以聽到，但聽起來令人毛骨悚然，就像陰森的哀鳴。

其實這些資料並非一開始就是聲波，而是不同頻率的光，從最低頻的無線電波到最高頻的X射線，科學家只是調整其頻率讓輻射聲音化，而這麼作並不只是為了好玩，因為由氣體與離子構成的星系際介質可以被輻射（聲波）加熱，而其溫度又會影響恆星形成的速率，因此在星系團長期演化中扮演著重要的角色。

「金星女孩」小行星的悲慘命運

目前已經被發現的小行星將近120萬顆，幾乎都分布在地球軌道之外，只有少數幾顆的軌道完全位於地球軌道之內。不過模型顯示，應該還一群更接近太陽的小行星，它們的軌道完全在金星軌道以內，到目前為止，只有一顆在2020年被中央大學、清華大學天文所與加州理工學院合作發現，(594913) Ayló'chaxnim，它的名字在 Luiseño 語（加州原住民之一）中為「金星女孩」之意。

藝術家筆下的Ayló'chaxnim。Image©Pablo Carlos Budassi

從已知的近地小行星群模型推測，位在金星內部的小行星群直徑應該不超過1公里，但從史維基瞬變設備 (Zwicky Transient Facility, ZFT) 的觀測估計 Ayló'chaxnim 直徑有1.7公里，她太大了，不太可能屬於金星內圈的小行星，那麼她是怎麼到達現在的軌道？未來又將如何？能否藉由她找到更多的金星內圈小行星？

不過要搜尋或研究這類小行星非常困難，因為它們的軌道在金星以內，與太陽的離角較小，只有日落（或日出）和天黑間短暫的黃金時間。以 Ayló'chaxnim來說，她的遠日點才0.65 AU，比金星的0.72 AU還小。

加州理工學院的天文學家 Bryce Bolin 所領導的團隊透過 ZFT 觀測，發現它的色調偏紅，與火星和木星間的主小行星帶S型小行星相同，應該是在過去一百萬年左右，從主小行星遷移而來。她也無法在現在的軌道上停留太久，從軌道模擬中看來，在未來 3,000 萬年內，有 90%的機率會在其他行星的引力作用下，與行星或太陽相撞，即使倖存下來，5,000萬年內也有 13%的機率與太陽相撞，與水星、金星、地球、火星相撞的機率則分別為 13%、52%、16%和2%，剩下的4%，最終也是被拋出太陽系。總而言之，Ayló'chaxnim 在 5,000萬年後還存在的機率只有 0.04%！這可能就是金星內圈小行星為何數量少到我們根本無法發現的原因之一。

不過另外一種可能是這群小行星太小了，而且位於離日度很小、觀測困難的區域。雖然 Ayló'chaxnim 比模型預測來得大，但它可能只是特例。

Bolin 表示在太陽離角50度以內的天區尚未被完整搜索，這應該是未來搜尋金星內圈小行星群的重點區域。此外 Bolin 團隊的模擬也顯示，儘管 Ayló'chaxnim 在 5,000萬年內撞上地球的機率只有0.16%，但若還有更多類似的小行星，則總撞擊機率就不可小覷。

由於Ayló'chaxnim是這些小行星中第一個被發現、編號與命名的小行星，研究小組建議將這個群體稱為 Ayló'chaxnim 小行星。

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, arXiv.

JWST的驚艷木星與幕後影像魔術師 : Judy Schmidt

NASA公布了詹姆斯-韋伯太空望遠鏡(JWST)近紅外相機(NIRCam)所拍攝的木星新影像，許多細節包括木星極光、環、小衛星，甚至背景的星系都清晰呈現，令人驚艷！

NIRCam以F360M, F212N與F150W2濾鏡拍攝的影像，分別以紅色、黃綠色與青色對映合成。Image© NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; processing by Judy Schmidt

NIRCam的F212N和F335M濾鏡拍攝的影像，分別以橘色和青色對映合成。Image© NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; processing by Ricardo Hueso (UPV/EHU) and Judy Schmidt

很特別的是，這些影像是由長期和科學家們合作的加州公民科學家 Judy Schmidt 協助處理呈現的，她的作品還包括哈伯望遠鏡所拍攝的許多目標，例如蛇夫座行星狀星雲蝴蝶星雲。Schmidt並沒有正式的天文教育背景，十年前，歐洲太空總署(ESA)舉辦的一次 Hubble’s Hidden Treasures 比賽激發了她對影像處理的熱情，在近3,000幅參賽作品中，Schmidt 以一幅新誕生恆星的影像獲得第三名，從此之後，她便常常把各天文台與太空望遠鏡拍攝的影像資料當作興趣來研究，嘗試讓這些影像看起來自然，也引起了專業科學家的注意，進而與其合作，創造出許多令人驚豔的影像。

Judy Schmidt. Image© NASA

其實JWST所拍攝的原始資料只是一堆亮度數據，這些數據會先送到太空望遠鏡科學研究所 (STScI)，也就是JWST的任務科學中心，並處理成可用於科學分析的型式，再傳到米庫爾斯基太空望遠鏡檔案中心 (Mikulski Archive for Space Telescopes, MAST) 公諸於世，由各路科學家把這些資訊轉化為影像進行研究。雖然 JWST 的影像都是由 STScI 正式發佈，但非專業天文學家的公民科學家也常常進入公共資料庫中下載並處理這些影像。國內許多高手同好們不妨也試試！

NIRCam 有三個特殊的紅外濾鏡，拍攝的波段都是肉眼看不見的紅外光。Schmidt 把波長最長的影像用紅光、中間的用黃、綠光，最短的用藍光來合成，以突顯出行星細節。

影像中以紅色對映出延伸到木星南北兩極高空的極光，也突顯出下方的雲層和霧靄。另一個濾鏡的影像則以黃色和綠色對映出圍繞南北兩極的霧氣。第三個濾鏡以藍色對映，顯示出更深處的主雲層。木星著名的大紅斑和雲帶、斑點等呈現白色，因為它們高度很高，雲反射了大量的陽光。相對暗帶處則少有雲層覆蓋。

JWST的廣視野影像中展示出比本體暗百萬倍的光環、Amalthea 和 Adrastea 兩顆小衛星，背景還有可能是星系的黯淡光點。

Webb’s Jupiter Images Showcase

破案了！原來行星盤中缺失的一氧化碳只是變成了冰

天文學家經常在孕育行星的原行星盤中觀察到很強的一氧化碳。如果天文學家對一氧化碳豐度的預測正確，那麼在幾乎所有行星盤中都有大量的一氧化碳神秘地消失了，因為所觀測到的一氧化碳豐度遠比理論預測低3~100倍，而天文學家以一氧化碳來估計質量、成分和溫度等原行星盤性質，一氧化碳豐度的誤差暗示我們對行星盤的評估，乃至於對行星形成理論都有偏差，因為我們對這種化合物的認識還不夠透徹，也將嚴重影響天體化學領域的研究。 

為了解開這個謎，哈佛史密森天體物理學中心的NASA研究員 Diana Powell 從物理上的「相變」著手，也就是物質從一種狀態轉變成另一種狀態，如氣體轉變成固體。她將原本用於研究系外行星雲層的理論模型進行修改，這個模型是根據冰如何在小粒子成核、凝結的物理原理，推測出冰存在於哪些粒子上，粒子有多大，又如何移動等等。 

Powell以修改後的模型在行星盤上進行計算，並透過 ALMA 對 TW Hya、HD 163296、DM Tau和IM Lup等四個行星盤加以觀測驗證，結果新模型的推測與觀測結果非常吻合，這四個行星盤中的一氧化碳豐度根本沒有少，只是變成了冰，而電波望遠鏡只能觀測到氣態的一氧化碳。這個有關原行星盤的最大未解之謎終於得解。

IMAGE: M.WEISS/CENTER FOR ASTROPHYSICS | HARVARD & SMITHSONIAN 

新模型顯示冰和氣體在行星盤中分佈的方式和我們過去所認知不同，尤其是在行星盤形成的一百萬年之後，一氧化碳是形成於較大顆的冰粒上，而在此之前，豐富的一氧化碳則是以氣態存在於行星盤中。這項研究與觀測結果刊載於《自然天文學》期刊上。 

Powell 希望她的模型能夠透過 NASA 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 的觀測獲得進一步驗證，因為強大的JWST或許可以探測到行星盤中的冰。

JOURNAL Nature Astronomy

DOI 10.1038/s41550-022-01741-9 

出現新的流星雨爆發！

根據 P. Jenniskens, SETI Institute 與 NASA Ames Research Center 的觀測報告，2022年8月16-17日突然出現不明流星雨爆發！

從架設於美國與智利的暗空攝影機從8月16日4:37-20:02（文中均採臺灣時間）記錄到的36顆流星軌跡推算出這個流星雨的輻射點位於 R.A. = 324.7 +/- 0.2° ; Decl. = -11.6 +/- 0.3° (J2000.0)，太陽經度 143.1°，地心速度 24.2 +/- 0.3 km/s。

新流星雨在8月17日強度最高（白點處）© Nasa/CAMS/Peter Jenniskens

IAU委員會已賦予這個新流星雨暫時編號 M2022-Q1，未來可能被命名為 18-寶瓶座流星雨(18-Aquariids)。不過加拿大流星軌道雷達(Canadian Meteor Orbit Radar, CMOR)並沒有偵測到這起流星雨，可能主要爆發都在較大的流星體，產生較亮的流星，而對次毫米雷達產生明顯反射訊號的小流星體較少。

流星專家表示，從這個流星雨的平均軌道（a = 3.16 AU, q = 0.547 +/- 0.025 AU, e = 0.823 +/- 0.069, i = 1.90 +/- 1.30°, Peri. = 270.7 +/- 2.3°, Node = 143.2 +/- 0.7°），其可能來源至少有16個候選者。包括在 1770、1776 年曾回歸，但後來消失的 D/1770 L1（Lexell）彗星（a = 3.15 AU, q = 0.674 AU, e = 0.786, i = 1.55°, Peri. = 225.0°, Node = 134.5°）外，也可能與 45P/Honda-Mrkos-Pajdusakova 彗星在 1980 年的噴出物有關，還有 V. Porubcan和M. Gavajdova的論文也曾提及一個名為 #199 八月摩羯座δ (delta Capricornids, ADC) 的流星雨，其在太陽黃經146°最活躍，剛好就是這次流星雨8月19日的位置。

Sources: IAU CBET 5159

移居火星後，我們首先該種的植物

如果移居火星成真，如何就地處理土壤和水來耕作培育食物，將是讓人活下去的首要挑戰。

在電影《絕地救援》中，麥特．戴蒙成功地在火星上種起了馬鈴薯，但實際上沒這麼簡單，火星上的岩石和塵土中沒有有機物質和微生物，而且充滿鹽和礦物質，大多數植物都無法存活。

不過最新的研究發現一線希望：苜蓿(Alfalfa)。這種植物能夠在像火星表面嚴酷的土壤中生存，並用來當作肥料，提高火星土壤中的營養成分，讓火星土壤可以種植像蕪菁（大頭菜）、蘿蔔和生菜（生菜）等糧食作物。

苜蓿 ©Fir0002/Flagstaffotos

研究人員在模擬的火星土壤中測試了各種不同植物，結果發現苜蓿能像在地球土壤中一樣健康生長，而不需要任何肥料。而在這些土壤中加入苜蓿當肥料後，蕪菁、蘿蔔和萵苣幾乎不需要特別照顧就能快速生長，而且不需要太多水。

但還有一個問題：淡水。根據進一步的實驗，研究團隊認為火星上的鹽水可以用一種海洋微生物處理，然後透過玄武岩過濾，產生農作物所需要的淡水。

雖然實驗室中的模擬土壤到底和真正的火星土壤相似度有多高？還有模擬土壤中所沒有的高氯酸鹽等等，都還是問題，但這項研究中所使用的方法簡單而有效率，絕對比從地球運送食物來得經濟而可行！

POLS ONE
doi.org/10.1371/journal.pone.0272209

天文學家首次揭露黑洞「光子環」真面目

2019年4月10日，天文學家公布了由事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)所拍攝到的第一張黑洞照片，M87*超巨質量黑洞。影像中的黑洞看起來像一個橘黃色的甜甜圈，沒有很多細節。其實真正重要的資訊不在圖像，而是數據資料。 

黑洞本身不會直接發光，而是一個強力透鏡，影像呈現的是在通過黑洞週圍扭曲時空而被聚焦的電波輻射。越靠近黑洞的輻射，其行進方向偏轉的程度也越高，甚至可以直角轉彎。黑洞會將輻射轉向各方向，但我們只能看到聚焦於我們視線方向的輻射。 

理論預測，如果輻射從非常接近黑洞的方向來，並直接向我們聚焦，我們應該可以看到一個「光子環」(Photon Ring)，而且由於黑洞自轉，所以這個環的一部分會比較亮。 

©Broderick, et al

但先前 EHT 的影像中並沒有顯示光子環，這是因為星際空間中仍然有稀薄的低溫氣體會散射輻射，讓影像中的輻射更加模糊與微弱。現在科學家過過新的演算法，不僅還原了黑洞的光子環，還呈現出黑洞周圍散射氣體的模糊輝光。 

影像中光子環的大小與理論預測完全一致，再度確認了理論模型的正確性。天文學家還根據光子環和瀰散區的特性，更精確地推算出M87* 質量為7.13±0.39×10⁹ M_⊙。而影像中向西南方延伸的區域，正是黑洞高速順時針方向旋轉所產生的噴流底部，也與預測一致，並進一步支持了噴流是透過 Blandford-Znajek 過程提取黑洞旋轉能量的理論。 

國立師範大學助理教授卜宏毅也參與了這項研究。 

Journal reference:Phys. Rev. D 104, 044049

DOI https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.044049

宇宙已知質量最大恆星的最清晰影像

由天文學家Venu M. Kalari所領導的團隊，以智利8.1米南雙子座望遠鏡拍攝到 R136a1 這顆恆星最清晰的影像，它是目前宇宙中已知質量最大的恆星，但可能並不像我們所認為的那麼大。

天文學家並不完全瞭解這些質量最大的恆星（大於100M_ʘ）如何形成，因為它們通常位於塵埃密集的星團中心，此外巨質量恆星的壽命也只有短短幾百萬年，我們的太陽則有約100億年。這些原因都使得對巨質量恆星的觀測與研究相當艱鉅。

R136a1位於距離約16萬光年外大麥哲倫雲的蜘蛛星雲中 R136星團。從過去的觀測推估其質量約250~320 M_ʘ，但這次的觀測推算其質量下修至170~230 M_ʘ，但即使如此，它仍是已知質量最大的恆星。

目前所知最大恆星R136a1的最清晰影像 ⒸInternational Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA

天文學家能夠從這次的高解析觀測中更精確地將R136a1和很接近它的恆星分開，導致所測量到它的亮度比過去低。由於從恆星的亮度和表面溫度可以估計質量，所以亮度的降低也使其估計質量跟著降低。

這項觀測結果也可能使恆星質量上限跟著被下修，並影響了對宇宙中比氦重的元素豐度的估計，因為這些元素部分是在質量超過150 M_ʘ恆星最後發生不穩定對超新星爆炸的過程中所產生，所以如果恆星質量上限下修，這類超新星數量可能也比預期少。

天文學家以前曾用哈伯太空望遠鏡和各種地面望遠鏡觀測過R136，但都無法獲得足夠清晰的影像來分辨出當中單顆成員星。

 這次透過南雙子座的 Zorro成像儀，以「散斑成像」技術大幅克服了地球大氣擾動，達到前所未有的觀測解析度。Zorro每幅影像曝光時間僅60毫秒，在40分鐘裡對R136星團進行了40,000次觀測。由於曝光時間超短，所以幾乎凝結了大氣擾動，再將這40,000幅影像組合，建立出超高解析度影像。加上自適應光學系統，更大幅提高了影像解析度，幾乎達到望遠鏡的極限，在紅光波段（約832nm）觀測時，南雙子座的Zorro影像解析度約為30毫角秒，比詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的解析度略高，是哈伯太空望遠鏡的三倍！

Zorro和Alopeke分別安裝在南雙子座（智利）、北雙子座（夏威夷）兩座望遠鏡上，是西班牙語和夏威夷語的「狐狸」之意。

The Astrophysical Journal

DOI 10.3847/1538-4357/ac8424 

非典型超能力！蚊子的嗅覺讓你躲不掉

Image©LWA/Getty Images

無論你噴了多少防蚊液，蚊子好像總是能找到你，科學家發現這種超能力是來自於它們敏銳的嗅覺！雖然被蚊子叮一下好像也沒很嚴重，但它們可是比任何其他動物殺死的人類都多，它們會傳播如瘧疾、西尼羅病毒、茲卡病毒、登革熱、東部馬腦炎和其他疾病。

波士頓大學助理教授Meg Younger是研究蚊子嗅覺的專家，她在《細胞》雜誌發表的一篇新論文中破解了埃及斑蚊的獨特嗅覺，完全不同於過去我們對昆蟲嗅覺的認知。

埃及斑蚊通常棲息在溫暖的熱帶地區，包括臺灣、東南亞、南美洲、佛羅里達、德州等地，不時帶來登革熱爆發，不過近年來連康乃狄克州北部（北緯42度，相當於朝鮮半島或北京、北海道南端…）都出現埃及斑蚊的蹤跡，這又是氣候暖化的一記警鐘。

嗅覺的基本單位是一種嗅覺受體對應一個神經元。對人類來說，對氣味的感受從鼻子裡的嗅覺受體細胞開始，這些受體接觸到氣味分子後，透過神經元將氣味訊息傳遞給叫做嗅球的大腦區域，或昆蟲的觸角葉，映射出氣味的代碼。

但埃及斑蚊的嗅覺系統非常獨特，它的一個神經元內有多種嗅覺受體共同表現。這個發現令人震驚，科學家原本以為蚊子的嗅覺神經元和蒼蠅、老鼠等動物、昆蟲一樣，但這種差異讓蚊子的嗅覺特別能找到人。

嗅覺神經元被螢光標記的蚊子觸角葉 © Margo Herre

一般認為蚊子用來找到人類的主要化學線索是二氧化碳，但怪的是，即使清除了蚊子體內用於解碼二氧化碳的受體，它還是能找到人，而這項最新的研究結果揭開了謎底。

Younger在她位於北京大學的實驗室裡，以十年前看來不可能的現代遺傳工具來研究蚊子的嗅覺，例如接觸某些氣味分子後會在顯微鏡下發光的螢光蛋白，還有CRISPR技術（一種在生物體內編輯DNA的遺傳工具）用以標記不同的感覺神經元，同時保留細胞蛋白質的功能。

Younger的下一步是要瞭解這種共同表現如何驅動埃及斑蚊的行為。

目前的驅蚊劑中以含有  15%~25% DEET 或 Picaridin 者被認為效果最好，但Younger希望藉著瞭解蚊子如何在嗅覺系統中將氣味編碼，進而創造出更有效的化合物來干擾蚊子的嗅覺。

JOURNAL Cell

ARTICLE TITLE Non-canonical odor coding in the mosquito