朱諾號近掠木衛二歐羅巴，傳回高解析影像

Credits: NASA/JPL-Caltech/SWRI/MSSS

NASA 朱諾號（Juno）探測器於9月29日17時36分，從距離滿覆冰層的木星衛星歐羅巴 (Europa)表面352公里處飛掠，並傳回了清晰的影像。歷史上探測器飛掠歐羅巴距離小於500公里者只有三次，最近的一次是伽利略號（Galileo）在2000年1月3日以351公里的距離飛掠歐羅巴表面。

歐羅巴是太陽系第六大衛星，比月球略小。科學家認為在其表面冰層下的鹽水海洋，或許能夠孕育生命。

在這張朱諾相機（JunoCam）飛掠歐羅巴時所拍攝其北半球的影像中，起伏的地形明顯可見，包括明亮的山脊、暗色的槽谷，在接近明暗交界處還有一個橢圓形撞擊坑。

Credits: NASA/JPL-Caltech/SWRI/MSSS

朱諾號的觀測將為未來的探測計畫提供重要資料，包括預計2024年發射的「歐羅巴快船號」(Europa Clipper)，將對歐羅巴的大氣、表面和內部作全面性的探測，主要目標是確認其地表下環境是否能支持生命生存。

朱諾號在飛掠歐羅巴期間只有兩小時能收集資料，飛掠速度高達每秒23.6公里，相當於時速84,960公里。儘管如此，朱諾號還是拍到了有史以來最高解析度的歐羅巴影像，分辨率達到每象素1公里的程度。科學家透過這次與過去二十年間其他探測任務，如航海家二號（Voyager 2）、伽利略號所拍攝的歐羅巴影像進行比對後，將可確認歐羅巴的地形是否有變化，並將對歐羅巴冰層下方結構等細節進行研究，以尋找地表下最淺處的液態水海洋在哪裡。

這次近掠也讓朱諾號環繞木星的軌道從週期43天調整到38天，在未來的延伸任務中，繼2021年近掠 Ganymede、2022年Europa後，於2023與2024年飛掠另一顆木星伽利略衛星 Io。

Credit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Thomas Thomopoulos

Credit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Thomas Thomopoulos

NASA News

LICIACube傳回DART撞擊後的小行星影像

義大利輕型小行星成像立方體衛星（Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids, LICIACube）傳回DART撞擊後的 Dimorphos與 Didymos 小行星影像。

LICIACube 是義大利太空局（ASI）參與 NASA DART 計畫的一部分，由6個科學設備組成的立方體衛星，主要任務為在 DART 撞擊後對 Didymos 小行星系統進行觀測分析。它會在 DART 撞擊 165 秒後，從距離 Didymos 約 55.3公里處飛掠收集資料與影像，直接傳回地球。

LICIACube 是第一個由義大利團隊自行開發和管理的深空任務，配備自主導航系統、兩個輕型太陽能電池陣列、推進系統、兩個相機、一個X波段通信系統和一臺機載電腦。

LICIACube 配備的兩台光學相機用於飛掠時拍攝小行星。其中 LEIA（LICIACube Explorer Imaging for Asteroid）視野（FoV）2.06°，25microradian/像素，2048x2048像素，單色，最接近時解析度可達 1.38米/像素。另一臺 LUKE（LICIACube Unit Key Explorer）視野寬5°，為 RGB模式。LICIACube在DART撞擊期間每 6秒拍攝一幅影像。

LICIACube 在義大利製造，並裝在 DART的一個彈射艙裡，於2021年11月24日發射。在撞擊前 15天的 2022年9月11日，以相對於 DART大約時速 4公里的速度從 DART彈出，在為校準測試中拍攝了地球和昴宿星團，並做了3次軌道微調，讓它可以在 DART 撞擊後約 2分45秒後飛掠 Dimorphos，以便確認與觀測撞擊後的變化，並拍攝 DART 所看不到的 Dimorphos 另一側。

在飛掠後幾週內，它將陸續將資料送回地球。若探測器狀況許可，推進劑也足夠，可能規劃進行另一顆小行星的探測任務。

史上第一次，雙小行星改道實驗 DART 成功撞擊小行星

臺北時間9月27日7:14，人類有史以來第一次對行星防禦任務的實地測試：美國航太總署（NASA）的「雙小行星改道實驗」（Double Asteroid Redirection Test , DART）在經過十個月的飛行後，於距離地球 1,100萬公里外的太空中展開。一台大小和自動販賣機差不多、600公斤的探測器，以每秒 6公里，也就是時速 23,500公里的速度撞向一顆與埃及金字塔體積相近，直徑 160米的小行星 Dimorphos, S/2003 (65803) 1，它也是另一顆直徑780米的小行星(65803) Didymos 的衛星。

DART相機所拍攝到 Dimorphos 的倒數第二張，也是最後一張完整的影像，拍攝於撞擊前2秒，影像範圍寬約31米©NASA/Johns Hopkins APL

小行星 Didymos（左上）和它的衛星 Dimorphos，DART攝於撞擊前約2.5分鐘。©NASA/John Hopkins APL)

DART在撞擊前11秒拍攝的 Dimorphos，這也是最後一張 Dimorphos的全景照©NASA/Johns Hopkins APL

當撞擊發生後，畫面停留在最後一格影像時，NASA 的科學家和工程師們爆出熱烈掌聲。科學家們希望藉著這次撞擊，將 Dimorphos 推到距離 Didymos 更近的軌道上，軌道週期也會從原來的11小時55分鐘縮短約10分鐘。如果這次測試成功，這個辦法將可用於對付可能撞擊地球的小行星，讓它偏轉到安全的軌道上。

天文學家選擇 Didymos 和 Dimorphos 這對小行星作為實驗目標，主要原因是在觀測與測量上比較容易，因為兩者在互繞過程中會互掩，科學家便可從其微小的亮度變化中，推算出它們的週期、速度和軌道變化，並從數十年來導彈導引技術的基礎上設計出DART的導航系統，讓DART能在離子推進器的動力下追上目標小行星。

此外與曾在地質歷史上引發大規模滅絕事件的大型小行星相比，較小的小行星襲擊地球的可能性高出幾千倍，雖然小，但其撞擊威力仍足以摧毀一個國家，而地面上的望遠鏡很難發現這些微弱的光點。

這次實驗的另一個困難在於小行星的結構。DART撞擊小行星不像打撞球那樣可以根據彈性力學來進行預估與模擬，因為近年來的探測發現許多小行星其實只是岩石堆。2019年，日本隼鳥2號探測器向龍宮小行星發射了一枚兩公斤重的銅彈，出人意料地炸出了一個直徑14米的大坑，龍宮的表面比預期中脆弱得多。次年，NASA的OSIRIS-REx探測器降落在貝努(Bennu)小行星上，幾乎直接沉下地表。這些都證實了小行星只是碎石堆，由大約大氣壓十萬分之一的壓力固定在一起。 

小行星龍宮這類小星體可能是鬆散固定在一起的碎石堆。R. JAUMANN ET AL., SCIENCE (2019) 10.1126/SCIENCE.AAW8627

科學家推測，若 Dimorphos 也是這樣由數千塊鬆散的岩石組成，那麼撞擊所產生的隕石坑將在幾個小時內形成，不過出乎意料的是，經過電腦模擬，鬆散的瓦礫結構讓DART的撞擊足以重塑整顆小行星，而不是只留下一個撞擊坑。

為了觀測撞擊後的結果，DART配備了一台烤麵包機大小的設備：LICIACube，它將在 DART撞擊幾分鐘後飛掠 Dimorphos，以兩台光學攝影機記錄碰撞後的影像以便確認撞擊、拍攝DART在小行星上留下的撞擊坑影像，以及DART無法拍到的Dimorphos背面影像等。同時詹姆斯・韋伯、哈伯太空望遠鏡以及四個地面觀測站，都將加入輪流監測小行星變化的行列。正如科學家預測，地面望遠鏡也拍攝到碎石堆組成的 Dimorphos，因撞擊而揚起塵雲，並反射陽光而增亮。 

不過 Dimorphos 被撞擊後真正的全貌，要等四年後歐洲太空局的赫拉（Hera）探測器到達後才會揭曉，並對它的表面和質量等進行詳盡的測量，以確其內部結構，並推敲出未來行星防禦任務的最佳對策，如何撞擊小行星使其轉向，但又不至於使其破碎而對地球拋出大量碎片。此外，確認 Dimorphos 的結構也可揭示太陽系行星是如何形成的，因為這些小星體正是行星形成過程的殘餘物。

ATLAS Project, University of Hawai`i/NASA

ATLAS Project, University of Hawai`i/NASA

doi: 10.1126/science.ade8482

地球在幾百年前進入小冰期，蛤蜊說明了一切

Image©jimplumb/iStock/Getty Images Plus

科學家正嘗試利用蛤蜊來瞭解歷史上氣候的變化，以便能更準確地預測地球氣候何時會轉變到危險的境界。對於研究人員來說，這些緊閉著雙殼的蛤蜊，簡直就是特別的自然歷史學家，因為蛤蜊殼上的生長帶就類似樹的年輪，保存了當時氣候環境的關鍵資訊。

蛤蜊的祖先已在地球上出現超過五億年，比恐龍還早近三億年，提供了瞭解過去氣候的前所未有的機會。而科學家解析了北方冰島大陸棚三種雙殼動物的氣候記錄後，發現地球氣候潛存著危險的轉捩點。

科學家根據這些研究發現，大約八個世紀前，全球氣候的轉變，是反饋迴路削弱了北大西洋氣候系統穩定性的結果，使它進入一個較冷的正常狀態。

這個小冰河期最早開始於13世紀的北大西洋，直到人類活動造成的暖化，逆轉了自然趨勢後才停下來。科學家們仍不確定是什麼觸發了這個小冰河期，但是從蛤蜊殼來看，它很可能與北大西洋副極地洋流模式的突然減弱有關。

Image©Ed Hawkins

研究人員懷疑當北大西洋的溫度升高到某程度後，大量海冰融化到北冰洋，這些淡水稀釋了海水，也削弱了洋流，導致洋流向極地傳輸的熱量減少，最後反過來造成海冰擴張。

而今日的北大西洋可能正接近類似的臨界點。如果北極海冰繼續快速消失、格陵蘭冰蓋加速融化，產生的淡水大量進入北大西洋關鍵對流區域，將可能再次導致快速而長期的區域氣候變化。

科學家需要從過去的紀錄中來預測未來可能的變化，而蛤蜊殼是海洋環境中唯一的歷史氣候紀錄，而且相當可靠。科學家在研究中使用的北極蛤（Arctica islandica），是地球上壽命最長的生物之一，2013年被發現的一個北極蛤已經活了507年，是迄今所知最長壽的生物。

蛤蜊會從水中分離出氧和碳的同位素來構成它們的殼，所以從它們殼上生長線的化學成分，可以分析出海洋環境的變化，如海水溫度、鹽度含量和碳溶解等等。靠著這些資料，研究人員在長壽的深海蛤蜊上發現了北大西洋的副極地洋流層經歷兩次減弱。

第一次減弱發生在西元1180年和1260年間，第二次則發生在西元1330年和1380年間，在一些火山爆發後不久（其關聯仍有爭議）。在第二次事件前，從蛤蜊殼中的碳同位素可知，生態系統仍能跟上環境變化的腳步，但在第二次事件時，大約從西元1300年開始，貝殼的生長速度出現下降，原因可能是該地海冰增加，破壞了初級食物鏈，使蛤蜊失去營養。而在此之後，生態系統一直沒有完全恢復。還有一些以其他資料的研究也顯示，在西元1300年左右，北大西洋洋流可能崩潰。不過氣候學家還需要更多證據，尤其是不同的氣候指標來進行比對。

如果北大西洋真如研究中顯示的這麼脆弱，那麼這一帶地區未來將遭遇的狀況可能比預期還糟。

Nature Communications

東加海底火山爆發噴出四千五百萬噸水蒸氣，暖化效應將持續數月

衛星拍攝東加火山爆發後火山雲的快速擴張©SSEC/CIMSS, University of Wisconsin-Madison

位於東加附近的海底火山於今年（2022）1月14日爆發，噴發覆蓋260公里範圍，火山灰、蒸汽和氣體直衝20公里高空，是數十年來威力最強的火山噴發。根據研究人員推估，這次爆發將大約四千五百萬噸水蒸氣，以及大量火山灰和火山氣體送入大氣層中。這些水蒸氣足以填滿5.8萬個奧林匹克規格的游泳池，使平流層中的水分增加大約5%，足以引發平流層冷卻、加熱地球表面的循環效應，持續達數個月之久。

火山爆發的火山灰和進入大氣高層的二氧化硫會阻隔陽光，使地球溫度下降和加速破壞臭氧層。百萬年前的大規模滅絕，可能就是源自大量而劇烈的火山活動所造成的全球氣候變化。1991年菲律賓的皮納圖博火山爆發時，噴出的氣溶膠便使全球氣溫降低了約0.5℃，至少持續一年。

不過東加海底火山釋出的二氧化硫約40萬公噸，只有皮納圖博火山的2%，這使科學家一度難以估計東加火山可能造成的氣候影響。水蒸氣能緩解氣溶膠對氣候的影響，但過去科學家並不認為火山能為大氣層提供大量的水蒸氣。不過這次的海底火山爆發顯示，高熱岩漿和水作用後產生了大量水蒸氣，並輸送到10-50公里高的平流層。這些水蒸氣在吸收太陽輻射後又釋放出熱量，造成地面的暖化，而且由於水汽比其他火山氣溶膠輕，受重力影響較小，因此沉降速度慢，暖化效應也將持續更久，估計至少在未來幾個月內都將持續下去。此外大量注入大氣層中的水蒸氣會改變控制平流層臭氧的化學迴圈，但影響程度尚待評估。 

Live Science

天文學家發現最亮類星體，業餘望遠鏡即可拍攝

 Image©Mirza Newton

自 1963年第一篇關於類星體的論文發表後，天文學家至今已發現數十萬個類星體，不過由於它們的距離遙遠，這些隱藏著超巨質量黑洞的活躍星系核，在地球上看起來只是一顆顆黯淡恆星般的藍色光點。

由澳洲國立大學天文學家 Christopher Onken領導的研究團隊，最近在半人馬座（α=176.199041°，δ= -43.149829°, J2000）發現了一個 z = 0.83 的類星體 SMSS J114447.77-430859.3（簡稱 J1144），相當於大約 80億光年外，是目前所知 z=1.29（87億光年）以內最亮的類星體，其發光強度 L_bol = (4.7 ± 1.0) × 10⁴⁷ erg/s，比第一個被確認的類星體 3C273高8倍，而其當中超巨質量黑洞的質量約為太陽的30億倍（1.9–3.8×10⁹M⊙），相較之下，銀河系中心的超巨質量黑洞人馬座A*，質量只有約 400萬M_⊙。

Onken表示，50多年來天文學家一直在尋找類星體，但不知何故，它竟然逃過了之前所有的搜尋。研究團隊是以賽丁泉天文臺 SkyMapper望遠鏡巡天資料搜索銀河系附近的孿雙星時，發現了這個很特別的星體，為了確認它的身份，團隊又用開普敦的南非天文臺 1.9米望遠鏡觀測其光譜，發現它具有明亮的 MgII, Hβ, Hα, Paβ等很寬的發射線，顯示有高溫氣體在高速流動，應是被超巨質量黑洞吸積所致。此外科學家們分析 J1144過去 45年的亮度資料，發現這個巨大的類星體亮度一直保持不變，也顯示它不斷在吸入星際物質。

由於 J1144的發光強度很高，所以即使在 80億光年外，其亮度依然高於其他類星體，各波段亮度 i~ 14.2等，g~ 14.5等，K~ 11.9等，即使以業餘望遠鏡也能拍攝到，天文學家建議使用口徑30至40公分的望遠鏡，用CCD相機長時間曝光應可捕捉到它的蹤跡。不過對於位在北半球的臺灣來說，它所在的天區高度偏低，增加了拍攝的困難。

Image©Christian Wolf/ANU/IAU

arXiv:2206.04204

科學家從一千五百年前的拜占庭日食記錄，精確修正地球自轉變化量

2012年澳洲日全食©Romeo Durscher/NASA

科學家們透過拜占庭帝國的歷史檔案，找出了五次日食發生的時間和地點，雖然這些日食不是新發現，但對地球自轉變化有了新的、更精確的測量。

一天24小時，86,400秒，似乎是一個相當可靠、不變的時間指標，但這其實只是錯覺，因為自然界的各種因素，從地球核心活動、大氣阻力，到月球軌道的擴大，都會影響地球的實際日長，讓地球自轉速度發生不規律的變慢或變快。

從長期趨勢來看，一天的長度正逐漸變長。根據化石記錄，科學家們推算在 14億年前的白天只有 18個小時，而7,000萬年前的一天則比現在短了半小時，每世紀一天的長度大約增加1.8毫秒。此外還有奇妙的六年振盪，地球一天的長度每六年左右就會發生正負0.2秒的變化。

人們最常使用的日常時間（世界時 UT）和根據天體位置測量所得的天文時間（地球時 TT），兩者的差異被稱為ΔT（delta-T）。當涉及日食等天文計算時，ΔT就變得非常重要，因為太陽和月亮的位置是用TT計算和預測，但月球的影子是落在以UT計時的地球上，因此必須知道ΔT才能準確預測日食。

1657–2022年間的∆T

反過來看，若有日食的精確時間和地點，就可以倒推出ΔT。過去科學家們就曾從中國、歐洲和中東的歷史記錄中計算出當時的ΔT。最近由名古屋大學 Hisashi Hayakawa、筑波大學 Koji Murata和日本國家天文臺 Mitsuru Sôma，則從拜占庭帝國的歷史檔案，推算出大約 1,500年前的 ΔT。

這項工作非常重要，因為從西元四世紀到七世紀間，日食的記錄非常少，是一段空白時期，相關細節往往沒有記錄，不過科學家們還是從以前沒有分析過的歷史記錄中找出了五次日食，雖然這幾次事件不是新發現，但相關細節資訊卻可為地球自轉變化率提供了新的、更精確的數據。Murata表示，儘管原始的第一手目擊記錄多已散佚，但後人記錄的引文、翻譯等則提供了寶貴的資訊。除了日食精確的位置和時間外，包括日食的狀態，變黑的天空中出現多少星星的敘述等都是重要佐證。透過這些調查，科學家們確認了東地中海地區四至七世紀中，發生在 346年、418年、484年、601年和 693年的五次日全食。

從這些資料中推算出的 ΔT值與過去的估計大致相同，但一些出人意料的發現則對ΔT做出了微調。

在西元 418年7月19日發生的日食的記載中，研究人員確定了觀察日全食的地點是在君士坦丁堡。當時的歷史學家 Philostorgius對這次日食的描述是：「當狄奧多西二世皇帝達到青春期時，在7月19日的第8個小時左右，太陽完全被食，星星出現。」Philostorgius從西元 394年左右即生活在君士坦丁堡，直到 439年左右去世，因此他應該就是在這裡觀看了日全食。但在之前的ΔT模型下，君士坦丁堡並不在日全食帶中，研究小組因而據此修正了當時的 ΔT，還有其他記錄也導致了少許調整。

Murata總結這次研究所導出新的 ΔT資料，填補了歷史上一段相當大的空白，顯示五世紀的 ΔT應該向上修正，而六、七世紀的 ΔT則應該向下修正。儘管調整的幅度看起來都很小，但它們的影響相當大，除了對地球自轉的變異性提出更精確的數據外，也對未來其他地球物理現象的研究提供了寶貴的資訊，如對行星內部模型和長期海平面變化等。

Publications of the Astronomical Society of the Pacific

哈伯太空望遠鏡拍攝兩個星系疊成的星際蝸牛

Image©ESA/Hubble & NASA, W. Keel

距離，真的很重要！

在這張哈伯太空望遠鏡所拍攝的新影像中，SDSS J115331和 LEDA 2073461兩個星系看起來好像撞在一起，形成一個美麗的金色蝸牛。事實上兩個星系只是剛好在視線方向上巧合重疊，其實彼此間的距離十分遙遠，更沒有發生碰撞。

星系間的確經常發生碰撞，也是星系中心超巨質量黑洞繼續增長的可能途徑之一，但天文學家在如何判斷兩個看起來疊在一起的星體是否真的相互作用發生碰撞，還是只是單純地在視線方向上重疊？這就得靠準確的距離測量了。

對於測量星系際尺度的距離，天文學家常用的方法是 Ia型超新星，然而超過一定距離以上，單獨的星體越來越難測量時，或根本沒有出現Ia型超新星時，就得用其他的方法了，例如宇宙紅移。SDSS J115331和 LEDA 2073461沒有碰撞的證據之一便在此，除此之外，這兩個星系的外形太「工整」了，一點都不像經歷了巨大的碰撞與拉扯。

儘管視線上重疊的星系可能對研究星系碰撞沒有幫助，但卻可以被用來理解螺旋星系，因為在遙遠星系的襯托下，前景星系中的星際塵埃更容易被觀察，天文學家們已經利用這種方式測量了多個星系中星際塵埃分佈的情形。

ESA/Hubble

秋分日的晝夜等長？只是過度簡化的說法！

Image©NOAA; NOAA Environmental Visualization Laboratory

臺北時間9月23日9:04是今年（2022年）的「秋分」，此刻太陽直射在赤道上，在太平洋國家諾魯，亞倫以西約500公里處，可以看到太陽在正頭頂。「秋分」與「春分」的「分點」英文equinox 源自拉丁文的「等夜」："aequus" (equal) 與 "nox" (night)，意指當日全世界的白天和黑夜等長，但這樣的說法其實是過度簡單化了。從大氣的折射、太陽的盤面、到日出與日落的定義…，都會使分點日的晝夜其實並不等長。

晝、夜的概念常被簡化為太陽在地平線上或地平線下，廣泛出現在教科書、新聞報導或一般資訊中，黎明與黃昏似乎完全被忽略。如果太陽只是一個點，而且地球沒有大氣層，那麼在春、秋分日，太陽的確會一半時間在地平線上，一半在地平線下。但實際上當太陽升起或落下時，大氣的折射會把太陽盤面抬高，幅度超過本身視直徑（~30’）。因此傍晚時當我們看到太陽在地平線上，像一顆橘紅色的球時，其實是大氣折射錯覺，實際上它已經完全在地平線以下了。

除了折射的影響外，還有一個因素會使分點日的晝夜不等長：日出和日落被定義為太陽上緣接觸地平線的時刻，而非太陽盤面中心。讓我們來看看天文年鑑上的數據，今年9月23日的日出時刻為5:43，而日落是17:50，顯然晝長12小時又7分鐘，而不是剛好12小時，直到27日才會大約是12小時整。

而在北極，秋分日當天的太陽會掠過地平線，在天空中劃出一個360度的大圓，但太陽不是一個點，它的盤面始終露出在地平線上，黑夜也並未降臨，直到75小時29分鐘後，太陽才會完全落到地平線下。

「黑夜」也常被簡化為太陽完全落至地平線以下，直接省略了黃昏，但只要太陽上緣在地平線下18度以內，也就是定義上的「天文暮光」極限，天空中就會有不等量的暮光，使「夜」並不「黑」。民用暮光定義為太陽上緣在地平線下6度以內，此時的亮度為大多數戶外日間活動可以繼續進行，而到了民用暮光結束時，行車時汽車大燈就必須打開了。即使在北極的9月25日之後，太陽開始從視野中消失，但大地也非立刻說黑就黑，民用暮光要到10月8日才結束。當太陽上緣降到地平線以下12度時為「航海暮光」結束，此時海平面變得難以辨識，大多數人也認為此時才是夜晚開始。在北極，航海暮光要到10月24日才結束，天文暮光則要到11月13日才結束，直到隔年1月28日天文曙光出現前，天空算是真正完全黑暗，而這樣的黑夜大約持續將近11周，而非教科書上寫的6個月！

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美國歷任總統的人格特質和他們所發動的戰爭間有種奇妙關聯

Image©ymn/Getty Images

戰爭的開始、持續和結束有許多不同的原因，但主事者的性格也有一定的作用。根據俄亥俄州立大學政治學家 John P. Harden的新研究顯示，美國總統的性格和他們主戰的持續時間之間，有著奇妙的關聯。

Harden分析了從1897年至2009年間，19位美國總統（從 William McKinley 麥金利到 George W. Bush 小布希）與他們所發起或參與的戰爭，發現越是具有自戀性格的總統，與他們有關的戰爭持續時間則越長。

隨著戰爭持續在世界各地肆虐，這些分析顯得特別重要，而之前尚未有過類似充分的研究。

Harden發現，自戀的總統只有在自己能宣佈贏了的情況下才會結束戰爭，他們會一直戰到自己成為英雄或贏家的姿態為止，即使戰爭已超出合理範圍。

Harden從戰爭關聯資料庫中，找出在這期間，一年內至少造成1,000人死亡的戰爭，結果符合此條件的共有11場戰爭。他又透過有關這些美國總統性格的相關研究做相互參照，來評估他們的自戀傾向。部分評估來自其傳記的評論，評比原則的高自戀傾向包括自信和尋求刺激，低自戀者特質則包括謙虛、服從和直率等。

自戀傾向較低的美國總統，包括 McKinley和 Eisenhower（艾森豪），都傾向於將國家利益放在首位，戰爭只作為最後手段，並盡快結束，例如艾森豪迅速退出朝鮮戰爭便是一例。

而自戀傾向較高的總統，如 Roosevelt（羅斯福）和 Nixon（尼克森），他們不太能將個人利益和國家利益分開，戰爭衝突也持續更久。例如承接了越南戰爭的尼克森，持續又打了四年。

總的來說，自戀傾向高於平均的八位總統（以詹森和羅斯福為首），平均花613天在戰爭中，而自戀傾向低於平均的11位總統（麥金利和霍華德-塔夫脫）則為136天。

研究顯示，即使考慮其他因素，包括政治氣候、戰爭地形、戰鬥人員的力量平衡，以及總統本人是否曾有軍事經驗等，這種關聯仍然成立。Harden認為，總統們並不完全能理性地做出戰時決定，有些總統會關心自己的利益甚於國家利益。他對自戀可能導致總統拉長戰爭時間的原因提出了幾種可能，包括他們可能對戰爭的結果有更高期望，也可能是對自己的戰略過於自信，導致戰鬥缺乏效率，使戰鬥時間超過需要的時間。眾所周知，自戀者在壓力下也會犯錯，而且往往難以接受失敗。

當然，影響戰爭的因素不勝枚舉，從國際情勢、天氣到參戰國數量、部隊狀態等等，但主導者的性格可能比想像中更為重要。自戀的總統會更在意他們的形象，導致他們將戰爭拖得比所需要的時間更長。

Journal of Conflict Resolution

藍光會對果蠅產生驚人影響，那對人類呢？

Image©Nico De Pasquale Photography/Getty Images

由於藍光屬於可見光裡波長短、能量較高的輻射，因此早有專家提出在長時間、近距離螢幕發出的藍光照射下，有可能會干擾正常的細胞過程，破壞生物節律。一項新的研究顯示，手機、平板電腦、電視和其他電子產品發出的藍光，的確可能導致果蠅細胞損傷，加速生物衰老過程。不過科學家也表示，這些在果蠅和小鼠上所做的研究結論，未必能直接延伸到人類身上。雖然如此，仍有證據表明，藍光會傷害皮膚細胞，只是學界對傷害顯著的程度仍有激烈爭論。

大家或許忽略了另一件事，其實電子螢幕只佔我們接收到藍光劑量的一小部分，例如陽光中也有藍光。在新的研究中，暴露在人工藍光下10天或14天的果蠅，與持續在黑暗中的果蠅相比，細胞中琥珀酸這種代謝物小分子的產生量有所增加，而另一種叫做麩胺酸的代謝物則下降，這是負責管理神經元之間通訊的分子之一，研究人員認為這些可能是細胞正在加速老化，運作狀況不佳的跡象。

這項研究只對眼睛以外的細胞，如皮膚和脂肪細胞進行實驗，不包括感光的視網膜細胞。

雖然研究中用於照射果蠅的藍光，比人類通常接觸到的藍光強度高，不過研究人員仍然認為藍光可能透過類似的方式改變人的細胞過程，因為蒼蠅和人類細胞中的信號化學物質是相同的。其他研究也顯示，睡前的亮光會影響睡眠品質。

現今LED已成為手機、電腦、電視，以及環境照明的主要方式，因此先進社會人類大部分清醒時間裡，都暴露在LED的藍光下。

雖然新的研究顯示持續暴露在藍光下，會傷害大腦並縮短果蠅壽命，但到目前為止，對人類的研究尚無定論，特別是長時間的暴露。

人類長時間盯著螢幕的歷史還不久，例如 iPhone是在 2007年才出現的，所以科學家們仍在收集有關螢幕長時間照射而造成潛在傷害的資料，以及可行的解決方案。另一方面，進一步的研究將需要在人體上進行，才能確定多高量的藍光照射會對人體細胞造成傷害。

Frontiers in Aging

地球上有多少隻螞蟻？科學家們估算出答案！

Image©Laurence Berger/iStock/Getty Images

您有想過地球上有多少隻螞蟻嗎？您可能覺得這問題很無聊，但它的確很重要，而科學家也真的估算出一個大致的答案：保守估計大約20,000,000,000,000,000隻！2x10¹⁶，以中文單位來表示就是2京（2萬兆），比過去的估計高出2到20倍。

科學家們進一步估計，世界上的螞蟻總重約含 1,200萬噸的碳，超過所有野生鳥類和野生哺乳動物的總和，相當於人類總重量約五分之一。

著名的生物學家 Edward O. Wilson曾說「昆蟲和其他無脊椎動物是管理世界的小東西」。特別是螞蟻，它在大自然中占有重要地位，不僅為土壤通氣、輸送種子、分解有機材料，還為其他動物創造棲息地，並形成食物鏈的重要部分。

目前已有超過 15,700個已命名的螞蟻物種和亞種，還有更多尚未被命名的。螞蟻的高度社會組織性，使它們能在地球上幾乎所有的生態系統和地區定居。

螞蟻令人震驚的普遍性，使許多自然學家想知道它們的總數量，但一直缺乏有系統、以證據為基礎的估算。

這項研究囊括了 489項由世界各地螞蟻科學家同行進行的螞蟻種群研究分析，除了英語文獻外，還包括如西班牙語、法語、德語、俄語、漢語和葡萄牙語。這些研究跨越各大洲的主要棲息地，包括森林、沙漠、草原和城市。他們使用標準化的方法來收集和計數螞蟻，如誘捕器和落葉樣本，這是一項乏味的工作。

這次的估計是採用了更可靠的「由下而上」，透過在野外直接觀察到的螞蟻數量來估計，比過去使用的「自上而下」法更為準確，後者必須先假設螞蟻占全球昆蟲總數的1%，並估算全球昆蟲總數。

科學家們還發現螞蟻在地球上的分佈是不均勻的，在不同的棲息地之間差異可達六倍，通常在熱帶地區數量最多，這也顯示熱帶地區在維持螞蟻種群健全的重要性。螞蟻在森林中也特別多，而且令人意外的是，在乾旱地區也是如此。但是它們在人為的棲息地中就少得多。

但這次研究所得結果還是有些得注意的地方，譬如資料取樣點在各地理區域的分佈不均勻，而且絕大部分樣本都是從地面層收集，這表示對樹上或地下的螞蟻數量的資訊非常少，意味著研究結果在某種程度上是不完整的。

螞蟻為人類提供了重要的生態系統服務。例如最近的一項研究發現，在幫助農民生產糧食上，螞蟻可能比殺蟲劑更有效。螞蟻還與其他生物體形成了密切的互生關係。例如某些鳥類靠螞蟻來沖出它們的獵物，數以千計的植物物種或者以螞蟻為食，或者收容螞蟻以換取保護，或散播它們的種子，而且許多螞蟻是獵食者，可控制其他昆蟲的數量。

但由於棲息地的破壞和破碎化、化學製品的使用、物種入侵和氣候變化等威脅，全球昆蟲數量正在減少，但關於昆蟲生物多樣性的資料卻極少。監測螞蟻種群正符合人類的利益，而螞蟻記數並不困難，來自世界各地的公民科學家都可以參與相關的調查。

JWST 下的火星新面貌

海盜號拍攝的火星。©NASA/JPL-Caltech

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST) 在揭示宇宙最遙遠星體的面目後，將目光轉向我們的鄰居：火星。

JWST的觀測波段為紅外光，主要設計用於觀測宇宙中最遙遠的黯淡星體，而火星相對於這些天體就像一盆炙熱明亮的火爐。由於熱量會發出紅外光（熱輻射），所以火星的紅外影像中包括許多溫度資訊，當然還有壯觀的景象。為了避免高亮度導致的過度飽和，除了曝光時間極短外，還必須靠影像與資料處理技術來調整。

圖左是模擬的火星半球及可見特徵，右上方為2.1微米影像，可以看出如隕石坑和塵土等。右下方4.3微米影像則是在太陽加熱下的火星大氣熱分布圖。©NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO

2.1微米影像呈現的主要是火星表面反射的陽光，所以與光學波長下看到的非常類似。但是4.3微米影像主要是火星大氣層的熱輻射，所以太陽直射處最溫暖處也最亮。

但左下角處有一塊暗斑，這是火星上巨大的撞擊盆地 Hellas Planitia，也是太陽系最大的隕石坑之一。但實際上這並不是Hellas造成的熱效應，而是因為Hellas盆地較低，上方的大氣層較厚，導致某些波長會在被特定大氣分子吸收、再幅射的過程中被減弱，因此在4.1-4.4微米影像中產生了亮度較弱的暗斑。科學家目前已經在火星的近紅外光譜中，發現二氧化碳、一氧化碳和水等分子。

研究團隊正在進一步分析這些觀測資料，並準備發表論文提出相關新發現。

JWST拍攝的火星光譜顯示出大氣中元素，包括CO、CO2和H2O等。©NASA, ESA, CSA, STScI, Mars JWST/GTO team 

撕裂一顆中子星要多久？黑洞兩秒鐘吃給你看！

還記得嗎？七年前，也就是2015年的9月14日，LIGO首次偵測到重力波，6個月後公諸於世，第二年馬上得到諾貝爾物理獎。科學家到現在總共已經觀察到90次重力波事件，這些重力波的來源有些是兩個黑洞合併、有些是兩個中子星合併，也有少數是從一個黑洞、一個中子星，這樣的雙星系統合併而產生的，這種情況除了產生重力波以外，還會伴隨著強烈的輻射，包括短伽馬射線暴，可以讓天文學家對合併過程有更完整的瞭解。不過這樣的機會並不多，90次重力波事件中，只有3次是中子星和黑洞的合併。

不過儘管只有3次，日本京都大學的井口林教授所帶領的團隊，和德國Max Planck學會的天文學家，還是盡可能從中收集了許多資料。在2017年8月17日的 GW170817這次事件中，除了重力波以外，還偵測到合併事件所產生的電磁輻射。於是研究團隊開始建模（就是建立模型），用各種不同星體參數帶入電腦模擬，看看哪一種參數所產生出來的重力波和電磁輻射特性最接近實際的觀測數據，就可以找出參與合併的黑洞和中子星參數。

他們為這次事件建立了兩個模型，中子星的質量都設定在 1.3倍太陽質量，黑洞質量則分為是 5.4和 8.1倍太陽質量。因為在這樣的設定下，中子星最有可能被黑洞的潮汐力撕碎。參數選定後，就用電腦來模擬中子星和黑洞合併前的最後一到兩秒內的詳細過程，雖然只是兩秒鐘的過程，但是電腦卻得花上兩個月的時間來近行運算，因為在這短短兩秒鐘裡發生了太多複雜又短暫的事件，包括最後軌道的合併、中子星被潮汐力撕裂、它的物質被黑洞攫取到周圍形成吸積盤，一直到吸積盤產生噴流，而這種高能噴射流很可能就是短伽馬射線暴來源，而且在噴出的物質中應該會合成像金、鉑之類的重元素，不過還需要進一步證實。總之，這一切都在短短兩秒鐘內完成。

就像前面說的，根據電腦模擬，中子星在幾秒鐘內就被潮汐力撕裂了，大約80%的中子星物質，會在幾毫秒內被黑洞攫取過去，讓黑洞增加一個太陽質量，接下來的10毫秒內，也就是百分之一秒，形成一個單臂的螺旋形結構，一部分物質從噴流中被噴出來，剩下的0.2-0.3倍太陽質量的物質呢，就在黑洞周圍形成一個吸積盤。合併完成後，吸積盤也落入黑洞，產生電磁輻射和噴流，從兩極噴出，就類似活躍星系核（AGN），也可能產生短暫的伽馬射線暴。

因為這類的相對論性模擬工作太複雜了，所以世界各國的研究小組到目前為止都只能專注於短期的模擬。不過柴田的團隊已經進一步在研發更複雜的數值模擬方法，來模擬中子星的合併，讓電腦模擬技術和近年來突飛猛進的高靈敏觀測保持同步。預計在未來幾年裡，靈敏度更高的望遠鏡和干涉儀就可以觀測到更多的細節，包括噴流和強烈的輻射，也可能包括短伽馬射線暴，到時候就可以和研究小組所進行的模擬結果進行比對，檢驗模型的正確性。

模擬中，左邊以藍色和綠色顯示密度，粉紅色的曲線是穿過黑洞的磁力線，白色從系統中噴出來的物質。右邊則以紅色顯示合併的磁場強度，淺藍色的曲線是磁力線。

水漾星球上的水，可能並不在海洋而在岩石裡

從高含水量系外行星表面看紅矮星的想像圖。Image©ESO/M. Kornmesser

天文學家分析紅矮星的系外行星發現，可能有一類含水高達50%的系外行星，它們的水不是以液態海洋的型態存在，而是將被束縛在水合礦物中。這項發現將對尋找適居行星有重要的影響。

據估計，銀河系中73%的恆星都是紅矮星，它們的質量小、最大也只有太陽的一半，溫度低而且非常黯淡，所以尋找圍繞紅矮星的系外行星非常困難。以目前確認的5,084顆系外行星來說，只有很少數是在紅矮星周圍發現。

天文學家目前偵測系外行星的兩種主要方法中，凌日法可以推算行星的大小，沿徑速度法則可推算其質量，從而估計出系外行星的密度與可能的組成。低密度系外行星應是具有濃厚大氣層的氣態巨行星，而高密度則可能主要為岩石組成，像地球、金星或火星般的岩質行星。

由芝加哥大學天文學家 Rafael Luque與西班牙加納利群島天體物理研究所天文學家 Enric Pallé所領導的研究團隊，在分析 43顆紅矮星的系外行星後，發現一群不屬於前兩類的行星，它們的密度太大，不可能是氣態行星，但又不足以是岩質行星。因此科學家推論這類行星除了岩石外，可能還有大量的水，不過由於這些行星離恆星很近，表面不太可能有液態海洋，如果有的話也一定蒸發而使大氣膨脹，半徑會更大而密度更低。因此天文學家推測，行星上大量的水可能是以水合的狀態存在於岩石中，類似木衛三 Ganymede，它有一半是岩石，一半是水，水分子被束縛在礦物中。

如果研究小組的推論正確，那麼這些行星必定是先在離恆星更遠的地方形成，然後再向內遷移到目前的位置。不過這項理論還需一步的證據來支持。即使撇開在這類行星出現生命的話題不談，這項在紅矮星周圍行星發現組成多樣性的新研究，也對於瞭解行星形成和演化過程極為重要。

SCIENCE, 8 Sep 2022, Vol 377, Issue 6611, pp. 1211-1214, DOI: 10.1126/science.abl7164

孿生雙星是怎麼形成的？天文學家發現有趣線索

哈伯太空望遠鏡拍攝的南門二A, B。Image©NASA

雙星在銀河系中相當普遍，在雙星族群中有一類相當特別，就是兩成員星的質量十分接近（95%以內），稱為「孿雙星」（twin binaries）理論上這類雙星成員是從同一個氣體和塵埃盤中形成，而過去天文學家以為這類雙星的互繞週期幾乎都少於40天，但近年來的觀測卻發現，孿雙星中有許多軌道距離甚遠，遠大於典型恆星盤大小（約100 au），週期甚至超過一千年。這樣的系統是如何形成的？天文學家們希望透過對孿雙星的研究，更加瞭解恆星形成過程，而最近的觀測資料提供了一些有趣的線索。

過去的推測是，當孿雙星在恆星盤中形成時，由於質量較低的恆星距離共同質心較遠，所以它繞行恆星盤的軌道較大，吸積率也較高，從而使兩星質量達到一致，但這種推論仍有爭議，因為包括氣體溫度等都會影響雙星和恆星盤間的交互作用，這些因素會如何影響雙星軌道的演化仍有待確認。由於原行星盤和恆星盤的典型半徑為100 au，因此遠孿雙星不可能是在目前的軌道上形成，而是先在近距離軌道上（10-100 au）形成後，才因某些交互作用使軌道變大。

Hsiang-Chih Hwang的研究團隊認為在軌道變遠的過程中，軌道離心率也會變大。為了驗證這個假設，他們以蓋亞(Gaia)衛星的觀測資料來進行測試，不過由於相距遙遠的雙星互繞週期也非常長，因此測量其軌道離心率非常具有挑戰性。於是 Hsiang-Chih Hwang使用另一種統計方法，利用 Gaia測得的恆星位置和速度資料，算出孿雙星的兩組向量，一組是雙星成員在天球中固有運動的方向差（v），另一組則是兩星位置間的連線（r），並計算這兩個向量間的角度（v-r angle）。透過這些向量角度及離心率的統計後，證實了前述推測，軌道距離400-1,000 au的孿雙星的確較常具有高離心率（0.95-1.0）軌道。

遠距孿雙星（藍色）和非孿雙星（橙色）類雙星的v-r角度分佈，黑線表離心率0（實線）和0.90（虛線）的雙星系統的類比分佈。Image©Hwang et al. (2022)。

圖左：軌道距離400-1,000 au的雙星角度分佈（藍色），黑色是冪次分佈模型，紅色是18.9%的恆星離心率在0.948-0.992間的遠孿雙星模擬結果。圖右：與左圖中紅色虛線相對應的模型化離心率分佈。Image©Hwang et al. (2022)。

Hwang和研究小組提出了幾種可能使軌道變大的因素，其中之一是突然的外力(kick)，讓接近圓形的軌道變成高離心率軌道，但甚麼樣的機制引起並不清楚。另一種可能是遠孿雙星系統中其實有三顆恆星，第三顆是相距較遠兩成員之一的近密伴星，只是無法分辨而已，但已有研究顯示，在孿雙星中，這類伴星非常罕見。第三種可能是年輕雙星系統和恆星盤間的交互作用，使雙星間的離心率增加，這樣的過程會影響所有近雙星系統而不限於孿雙星，但在孿雙星的統計上特別明顯，是因為孿雙星在近距離雙星系統中較多。

此外研究小組也認為在軌道變大、離心率變高的過程中，有可能導致雙星瓦解，使其變成兩顆各自朝不同方向離去的單星。

“Wide Twin Binaries are Extremely Eccentric: Evidence of Twin Binary Formation in Circumbinary Disks,” Hsiang-Chih Hwang et al 2022 ApJL 933 L32. doi:10.3847/2041-8213/ac7c70

模擬顯示，宇宙初期微弱磁場環境使第一批恆星單獨形成

藝術家筆下宇宙中第一批恆星成為超新星的想像圖。Image©NAOJ

宇宙中第一批恆星，被稱為第III星族恆星，在大霹靂後幾億年內就形成了，雖然天文學家推測大多數第III星族恆星都是明亮而壽命短暫的大質量恆星，但應該還有一些質量在0.8M_☉以下的恆星至今仍應存在，為何我們卻沒看見這些恆星呢？最簡單的答案就是：它們根本就不存在！

但是要證明宇宙中不存在的東西很具挑戰性。天文學家以宇宙第一批恆星誕生時的環境條件來進行模擬，而根據過去的研究顯示，早期宇宙充斥著微弱的磁場，比現今宇宙恆星形成區的磁場弱一兆倍，而磁場在塑造（或抑制）恆星形成上具有重要作用。

獵戶座恆星形成區的紅外波段影像，加上SOFIA觀測的磁場圖。Image©NASA/SOFIA/D. Chuss, et al., and European Southern Observatory/M.McCaughrean, et al.

Shingo Hirano（日本東京大學、九州大學）和Masahiro Machida（日本九州大學）模擬了早期宇宙條件下氣體雲的坍縮過程，以瞭解磁場如何影響第一批恆星的形成。該小組對磁場強度0、10^-20、10^-15和10^-10高斯的氣體雲進行磁流體動力學模擬，結果發現在無磁場的情況下，氣體雲分裂成一個巨大（約200M_☉）的原恆星和一些較小的原恆星，這些原恆星都持續到模擬結束的1,000年。

另一方面，在微弱磁場下，氣體雲中央形成的大質量恆星快速旋轉，會將磁場越繞越緊，而使磁場強度上升到1,000高斯，強大的磁場阻止了氣體雲進一步分裂，在一開始形成的幾顆小原恆星則完全消散，模擬結束時只留下了大質量原恆星。顯示即使是微弱的磁場，也能被放大到足以阻止小原恆星形成，使得第一批恆星都單獨形成。

圖為模擬未被磁化（a）和磁場強度為10^-20高斯的氣體密度（b）與磁場（c）變化情形，各行顯示時間為0、10和1,000年時的狀態。可以看出磁場強度被放大並隨時間變化。Image©Hirano & Machida

天文學家表示，雖然模擬顯示早期宇宙中的微弱磁場會阻止小質量恆星的形成，但還有其他需要考慮的因素，例如，如果氣體處於湍流狀態下，則可能傾向於分裂成多顆恆星，緩慢的擴散過程也可能阻止磁場增長到足以發揮重要作用的程度。

“Exponentially Amplified Magnetic Field Eliminates Disk Fragmentation around Population III Protostars,” Shingo Hirano and Masahiro N. Machida 2022 ApJL 935 L16. doi:10.3847/2041-8213/ac85e0

果粉們，你知道iPhone 14具有衛星通訊功能嗎？

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蘋果公司在8日的秋季發表會上發布了全新iPhone 14系列產品，其中有一項特色就是iPhone 14和iPhone 14 Pro將具有透過衛星連接來發送緊急求救訊息和分享位置的功能。衛星連接與GSM模組提供的5G等連接方式不同，所以iPhone 14系列應該是內建了特定軟硬體和新的天線。

連接衛星的服務只有在戶外能看到天空的環境下才能發揮作用，蘋果宣稱在理想狀況下，預設的求救訊息在15秒內可發送完畢，但在不良狀況下可能需要數分鐘。iPhone會提示使用者將手機指向最近的衛星，在非急難狀態時，用戶也可透過Find My iPhone將衛星位置分享給他人。

Image©Apple

這項緊急求救是付費服務，不過蘋果表示購買iPhone 14和iPhone 14 Pro的用戶可獲得兩年免費服務。該功能將先於美國和加拿大於11月上線。臺灣用戶何時才能使用則不確定。

蘋果的衛星供應商是Globalstar，它在1,414公里高的低地軌道上有一個由48顆衛星組成的通訊服務網，在8個軌道面上各有6顆衛星，每個軌道面傾角52°，服務範圍從北緯70°到南緯70°，所以在極圈內無法使用。

Globalstar本身的衛星通信服務已有一段時間，但由於設備笨重，價格不親民，所以並不普及，其最新款衛星電話Spot X，價格250美元，只有黑白螢幕和非常有限的功能。

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蘋果並不是首家讓手機連接進行衛星的公司，曾有一家名為Lynk的公司展示過由低軌道衛星向手機發送簡訊。此外，幾天前SpaceX和T-Mobile也剛宣布Starlink不久後將為T-Mobile的客戶提供手機連接服務，宣布的時間剛好在蘋果公司之前，這絕不是巧合！

Starlink和Globalstar的主要區別在於Starlink不會只服務特定品牌的手機，而是可為任何手機提供服務，也不需要任何特殊硬體，但它鎖定網路服務公司，目前是T-Mobile。

Starlink另一項優勢是衛星數量多得多，表示可用的頻寬也比蘋果和Globalstar來得大，所以蘋果公司得用一種特殊協定來將文本資訊壓縮3倍，而T-Mobile和Starlink的頻寬則足以應付簡訊和有限的通話服務。

隨著硬體的進步和越來越多的衛星，手機的衛星通訊服務大戰似乎正要展開，不過如何取得全球範圍的運營許可更是一大問題。以Starlink在臺灣為例，最快要到2023年才能提供服務。而NCC在今年3月才剛通過「申請衛星通信頻率公告」草案，預計最快9月開放申請，開放的衛星頻段包括10.7-12.7GHz、13.75-14.5GHz、17.7-20.2GHz及27.5-30.0GHz等。

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