遇見科學

過去，我們常聽到沙塵暴襲台的消息，但總是覺得無關痛癢、感受沒那麼深！不過自二十一日以來這幾天，相信身在台灣的你我都明顯體會到「沙塵暴」威力，不但台北天空全籠罩在漫天飛沙中，就連向來艷陽高照的中南部也受波及，讓許多有呼吸道過敏症狀的民眾鼻水直流，忍不住要高喊「沙塵暴麥擱來啦」！
然而，沙塵暴並非只有弊而無利。雖然陸地上的人與動物對沙塵暴避之唯恐不及，但對海洋中的浮游植物而言卻宛如「久旱逢甘霖」般期待已久，是促進海洋生物成長的一股重要動力。
為了解沙塵暴與海洋生物間的關係，台灣海洋大學海洋環境化學與生態研究所所長龔國慶三年前帶領研究團隊，投入一項名為「和風同塵猁猁對海洋吸收二氧化碳與浮游植物解饑作用的影響」的研究，利用海洋二號，在有黑潮流經的台灣東北外海蒐集海水、大氣、有機顆粒及浮游植物樣本。經長期監測發現，沙塵暴不但能增加海水表層的營養鹽，幫助浮游植物長得頭好壯壯，還有助於提升光合作用效能，降低全球溫室效應，而這也是全球首度亞洲沙塵暴所夾帶的微量元素，會增加西北太平洋浮游植物吸收二氧化碳的能力。
研究成果發表後受到國際科學界重視，不但刊載於美國知名國際期刊「MARINE CHEMISTRY（海洋化學）」上，亦被選為英國刊物「solas news」（海洋表面與低層大氣研究）封面報導。
龔國慶說，台灣四周環海，影響海洋生態的最主要作用力，包括聖嬰現象、颱風、沙塵暴等。
台灣的東北海域屬於西太平洋，相較於其他緯度海域，雖然海水溫度較高，但卻沒有太多養分可供給海洋生物，導致海中的浮游植物，常處於「無米可炊」的狀態中，也讓浮游生物進行光合作用及吸收二氧化碳能量效率變得較低。因此，每年發生於春初的沙塵暴對浮游生物來說就格外重要，原因在於沙塵暴會夾帶大量沙塵顆粒，行經海面時會將吸附在沙塵上的微量重金屬如鐵、鋁等及營養鹽灑入廣大海洋表面中，形成浮游植物重要的營養源。
但，為何「鐵」等微量金屬可以成為浮游植物行光合作用的助力來源呢？龔國慶解釋，微量金屬是浮游植物行光合作用必要元素之ㄧ，就像我們人體運作少不了鐵、納等營養素般。研究發現，當沒有沙塵暴的微量金屬「相助」時，浮游植物每天每平方公尺吸收0.2克的碳，但若有沙塵暴相助，則每天每平方公尺可吸收1克，換言之吸碳效能可增加五倍以上。
龔國慶表示，當浮游植物吸收二氧化碳的能力增加時，就有助於降低溫室效應，進而減緩全球暖化影響，若站在環境生態的角度來看，沙塵暴雖然為民眾生活帶來不便，但卻是促進減碳效益不可缺的好幫手。

不過，要提升光合作用效能，可不能只仰賴「鐵」等微量金屬，浮游植物還需要氮、磷、矽等其他養分相輔相成才行。有趣的是，雖然沙塵暴只負責將微量金屬灑在海面上，但隨著沙塵暴一起來的季風卻能和海洋形成共伴效應，可將海面一百公尺以下海域的氮、磷、矽等養分全「攪拌」至海面上，作為浮游植物的養分來源，而靠著這一年一次的「營養補給」，也讓海中生物達到「春令進補」的效果。
台灣大學大氣科學系教授陳正平表示，沙塵暴的形成有兩大要素，一是地面要有沙源，二是要有強風。當沙塵暴來襲時會跟著鋒面後面的高壓冷空氣前緣一起從北方吹過來，因而導致「風起雲湧」的效果，並藉由海浪的翻騰把海中養分帶上來。
「地球生態本身就是一環扣一環、循環不已的過程，每個大氣現象的發生都有其意義在，」龔國慶表示，海洋中的浮游植物是海洋生物中的「基礎生產者」，是屬於海洋食物鏈的前端，如果沒有浮游植物的存在，後端的浮游動物就無法生存，連帶也會使更後端的小蝦、小魚跟著餓肚子，而這也是地球生態環環相扣的道理，因此對浩瀚的海洋來說，沙塵暴不但是浮游植物行光合作用不可少的助力，也是幫助海洋生態維持平衡的重要力量。

聯合國表示，過去10年森林濫伐的速度已減緩，這是代表全球保育努力已開花結果的第一個跡象，但每年仍有相當於哥斯大黎加國土大小的森林遭到破壞。
聯合國糧農組織（FAO）報告發現，2000年至2010年，一年約有1300萬公頃的森林轉為其他用途或因自然原因流失，此一數據比前一個10年的1600萬公頃少。
2000年至2010年，每年森林淨損減緩至520萬公頃。這是相當於哥斯大黎加國土的土地，但很大程度要歸功於亞洲致力的植樹計畫，讓數據比1990年代一年森林淨損830萬公頃還少。印尼、巴西等主要濫伐國家努力降低森林濫伐，同樣幫助轉變這個趨勢。
FAO表示，我們首次可以表示森林濫伐率已全球性的下降，這是地方及國際一同付出努力的結果。然而，FAO所進行的2010年全球森林資源評估亦表示，中國、印度與越南的植樹計畫可能在2020年終止，擔憂終止後將對森林帶來負面影響，因為這幾個國家是近幾年森林成長最多的區域。
最新研究證實
重複訊息有助短期記憶
日常生活中人們常有短時間內記住新電話號碼或初識者姓名這樣的短期記憶需求。德國和英國科學家日前表示，他們首次用科學測量證實，人腦是通過不斷「回放」需記憶的訊息來強化短期記憶。
德國馬格德堡大學日前指出，科學界一直猜測保持短期記憶是通過人腦對訊息的不斷復述實現的，但是這一猜測一直沒有得到科學證實，原因是以很高的時間精度「破譯」人腦活動在技術上很困難。不過，馬格德堡大學和倫敦大學學院的研究人員最近做到了這一點。
他們首先用腦磁圖儀記錄下一些實驗對象在短期記憶風景照片細節時的腦部活動，隨後又用一種「多元模式分類器譯碼算法」破譯這些腦部活動代表的訊息，進而證實實驗對象在努力進行短期記憶時，有關照片信息在腦中被不斷「回放」。
研究人員說，他們研發的這種以很高的時間精度「破譯」人腦活動內容的方法是一項技術突破，有助於深入了解記憶障礙的原因。
3D紙本將問世
南韓成功將3D技術運用紙上
立體書已經落伍囉！南韓科學家將3D技術運用在書本上，讓書中角色真的能「躍然紙上」。近來大量3D電影，如科幻鉅片「阿凡達」（Avatar的熱賣，讓全球掀起一股3D旋風。數家公司推出3D電視，3D電玩平台也即將發表。
南韓光州科學技術研究院（GIST）學者利用3D技術將2本童書的南韓民間故事變得生動化，裡頭不但龍能夠上下盤騰，英雄人物也能一山躍過一山。書裡的圖片設計，讓戴著電腦屏幕護目鏡的讀者能夠看到3D影像，當讀者翻動或將書本傾斜時，3D動畫也會跟著移動。

由沙塵暴所引發的大氣效應及其所夾帶的微量元素，會增加西北太平洋浮游植物的基礎生產力以及大氣二氧化碳的吸收能力，並且迅速改變海洋浮游植物的生態相以及基因功能的表現。

「期待著一個幸運和一個衝擊，多麼奇妙的際遇；翻越過前面山頂和層層白雲，綠光在那裡… …」歌手孫燕姿這首節奏輕快的歌曲《綠光》，不但引起許多年輕族群的共鳴，也唱出你我對美麗極光的無限想像。
縱然不是每個人都有緣前往南北極親眼目睹耀眼的「極光（aurora）」倩影，但相信不少人都曾在照片裡或電視上看過它的美麗姿態。然而，儘管多數人都知曉極光模樣，卻不見得清楚極光究竟是什麼光？
在太空科技未蓬勃發展的古早年代，因遙測工具不發達而讓極光成因眾說紛紜，甚至因此衍生出不少耐人尋味的極光傳說。有人認為極光的產生是因地球以外的太空中燃起了熊熊大火，因為南北極靠近地球兩端，所以可以看到火光；還有人認為極光是太陽照射在北極海或冰山時所反射出的耀眼光芒，各種不同版本的想像揣測，一直要到太空觀測工具日益進步，才釐清迷思。
事實上，人類親眼目睹極光的出現已有上千年歷史了，台北市立天文科學教育館解說員林琦峰指出，「極光」顧名思義指的就是發生於地表高緯度極圈上空的光，可依區域不同而有北極光（northern light）與南極光（southern light）。中國古代就曾出現過對極光現象的描述，像是《漢書‧天文志》中就寫下一段被後人推測為極光敘述的文字「漢惠帝孝惠二年，天開東北，廣十餘丈，長二十餘丈。」由此可知極光歷史之悠久，只是當時的老祖先並不明白他們眼中所看到的奇特現象原來就是極光。
而進一步分析極光的出現成因，中央大學天文研究所教授黃崇源表示，極光是一種太陽與地球產生交互作用的大氣現象，其背後的科學原理是因為太陽表面發射的高能帶電粒子，到達地球時會受到地球磁場的影響而隨著地球磁力線繞向地球兩端的南、北極，並與極區的空氣分子碰撞後、激發出各種波長的可見光，而這個可見光就稱為「極光」。
但，很多人或許會感到好奇，為什麼一樣都叫極光，但卻有紅、藍、綠等多種炫目耀眼的不同顏色呢？
林琦峰解釋，極光會出現不同顏色，主要是因為從太陽發射出的高能帶電粒子與地球大氣層高層不同的氣體分子或原子相互碰撞，因而從中激發出不一樣顏色的光芒。他舉例，例如高能帶電粒子與地球大氣層高層中的氮分子相互碰撞時，會使得氮分子吸收帶電粒子的能量激發出紅色、紫色、藍色的光芒；而綠色與深紅色極光則是氧原子與高能帶電粒子相互碰撞的結果。因此下次若有機會親眼目睹極光本尊，不妨從極光顏色來判斷這些帶電粒子究竟是跟那些分子的氣體「碰」在一塊呢！
不過，你若以為美麗極光是地球人「獨享」的禮物，那可就大錯特錯囉！黃崇源表示，其實過去也有天文科學家透過觀測工具「窺見」其他星體曾出現過極光芳蹤，像是西元1994年，彗星撞到木星時，天文專家就曾透過望遠鏡在木星的南北極看到極光的出現，由此可見極光並非是地球獨有的產物。

有趣的是，隨著太空科學的發展，科學家也逐漸觀察到原來「太陽黑子」的活躍程度與「極光次數」有著密不可分的關係！
黃崇源說，當太陽黑子較活躍的時候，會導致太陽發射出較大量的高能帶電粒子（如質子、電子等）；當這些粒子從太陽表面四面八方發射出來時，就有部分粒子會受地球磁場的牽引「跑」來地球南北極，因而衍生極光的出現。
他表示，太陽黑子是太陽表面比較陰暗的地方，看起來就像是太陽表面出現了斑點，古代將太陽稱為「金烏」，究其原因其實是因為古代人看到金黃色的太陽表面出現斑點，誤以為太陽裡住了一隻烏鴉，所以取其名為「金烏」。
「對不少天文迷來說，能親眼目睹極光是他們一生的最大夢想」林琦峰表示，儘管大家都想看看極光的廬山真面目，但卻不是一年四季都能如願以償。
以台灣天文迷為例，由於北半球極區的夏天會呈現永晝狀態，因此若是夏季前往北極看極光，可能會敗興而歸，而若要前往南半球看極光，則要避開冬季才不會撲了空。
由於太陽黑子的活躍程度會影響極光的出現次數，加上太陽黑子每十一年會出現一次活躍期，依照時間來估算，林琦峰表示，下次的太陽黑子活躍期會出現在二○一一年或二○一二年左右，換言之這也會是極光最常出現的時刻，因此若想一窺其貌的天文迷不妨把握這難得機會。

太陽黑子是太陽表面的黑斑點，是太陽磁場的一種表徵，在磁場愈強的地方，壓力愈大，但帶有正負電荷的離子氣體密度卻反而愈稀薄，而該處的溫度也會愈低。對黑子的科學研究始於17世紀初的伽利略，他用望遠鏡長期觀察太陽表面，發現太陽表面出現黑斑，而這也是後人所稱的黑子。

研究學者日前做出最新報告指出，乳癌相關的基因研究有天可能會導向更好的治療，但現在，這個研究對改善醫生預測誰可能長腫瘤的幫助並不大。
研究人員刊登在「新英格蘭醫學期刊」（NewEngland Journal of Medicine）的研究，發現測試10組與乳癌相關的錯誤基因密碼篩檢方式，並沒有比詢問女性慣例風險因素這些過時問題效果更好。這些問題包括家族病史、生育年齡及第一個孩子出世的年紀。
只有在這些問題與基因測試結合時，預測腫瘤的能力才能確實獲得改善。馬里蘭州比塞大（Bethesda）的國家癌症研究所小組領導人瓦霍德在聲明中表示：「對絕大多數女性而言，這還不足以改善事態。」
致力於此項研究的NCI研究員哈特吉在電話訪談中表示，這10組突變基因的試驗「還沒準備好要成為可以用來做個人決定的工具組。」
在檢視1萬1588個50歲至79歲的女性案例後，他們發現突變基因的測試只比傳統風險因素評估的效果好一點而已。在這些案例中，幾乎一半的女性都曾被診斷出乳癌。
噴霧咖啡問世　
低卡又不沾杯
市面已經有巧克力噴霧劑，讓巧克力迷吸到滿滿的巧克力風味，卻不必擔心卡路里。現在，同一批科學家已發展出咖啡噴霧，聞一下就可以吸進相當於一杯濃縮咖啡（espresso）的咖啡因。
美國哈佛大學（Harvard University）教授愛德華茲（David Edwards）研發出新的Le Whif口味。愛德華茲表示：「Le Whif首先推出無卡路里的巧克力，現在進一步推出不用杯子的咖啡。」
每管噴霧咖啡可按多達9下，供「咖啡聞香客」品嘗。按的次數取決於每個人吸入量而定。研究人員表示，Le Whif的全部產品都是可生物分解、有機的，且熱量都低於1卡路里。
航太工程大躍進　
中國將登陸火星
中國載人航太工程航太員系統總指揮陳善廣在武漢大學報告時透露，中國確定參加「火星500」國際火星登陸實驗計畫，預計本月底，中國的科技專家就將赴俄羅斯參加該項實驗。
「火星500」計畫為模擬登陸火星飛行實驗，由俄羅斯與歐洲航太局合作，中國這次是應俄羅斯邀請而參加。去年，俄羅斯與歐洲航太局進行為期105天的「火星之旅」地面模擬實驗。這次在夏季開始的實驗，將成為地上模擬登陸火星考察系列實驗的最後階段。
屆時將有包括中國科技專家在內的6名志願者，在模擬太空飛船中，進行封閉性地面實驗，整個時間將持續520天，實驗共分3個階段，250天從地球飛往火星的虛擬飛行，30天火星地表停留，240天返程。
陳善廣說，這也是人類歷史上在航太航空領域展開的最大1個國際合作項目。

發生於三月四日早晨八點十六分的甲仙地震，相信讓許多南台灣民眾都還記憶猶新，突如其來的天搖地動讓不少趕著去上班的民眾都嚇了一大跳，就連許多正在教室上課的小學生也在老師引導下進行避難，部分屋齡老舊的建築物更在此次地震中出現龜裂或毀損，讓人見識到地牛翻身威力。
就在甲仙地震過後不久的幾天內，距離台灣千里之遙的土耳其東部又傳來發生規模6的淺層強震，長達一分鐘的劇烈搖晃造成上百人傷亡，多棟建築物倒塌。怵目驚心的破瓦殘垣景象不只讓民眾聞震色變，心裡也忍不住好奇為何地震接二連三來報到，從今年一月到現在，全球已經陸續發生「海地」、「智利」、「甲仙」、「土耳其」等強震，不容小覷的搖晃威力讓許多人心慌慌，擔憂地牛接下來不知道又要在那裡翻身？
「民眾的驚慌可以理解，但從地質分析角度來看，這幾次地震主要都是板塊碰撞的結果，彼此間無關聯性。」中央大學地球科學系教授顏宏元表示，自從甲仙地震發生後，就一直有民眾不解為何近期地震這麼多。但若從地震成因來看，上個月發生的智利強震是因為位於太平洋東岸的那茲卡板塊隱沒至南美板塊下方而引發的地震，而造成海地七點三級強震的主因則是加勒比海板塊與北美板塊間滑移錯動而導致，甲仙地震的成因則是歐亞板塊與菲律賓板塊相碰撞的結果，從地牛翻身成因來看，並沒有所謂的「牽一髮而動全身」效應，民眾不需要過度解讀。
對此，台灣大學地質系副教授沈川洲也有同感。很多民眾都想知道，究竟地震有沒有辦法做到「未震先知」？他表示，不可諱言，儘管科技不斷突破創新，但直到今天，地震仍然是所有天災中最難以掌握與預測的一環，雖然「地震預測」被歐美日等國家視為長年努力的研究目標，但仍未達到精準的地震預測，一部分原因在於地球的地質構造與斷層結構相當複雜，部分地震帶更處於深不可測的地底中，現有的地質探測儀器無法做出精確判斷，也讓地震預測水準一直無法到位。
還有一項原因是現有的地震史料不夠多。顏宏元表示，以台灣為例，目前最早的地震史料源自於四百多年前，但跟地球長達四十六億年的地質年齡相比，要以數百年的地震周期資料來推測數十億年的地質變化，無疑是「以管窺天」，地震預測的難度由此可知。
不過，儘管地震還無法準確預測，但只要具備正確的地震知識與防災思維，一樣可以將損害降到最低。顏宏元表示，嚴格來說，這次的甲仙地震並不是非常大，會引起高度關注的原因是在於甲仙百年來從未發生過規模六以上的地震，以致於一發生就易造成民眾過度聯想。
翻開過往的地震發生規模與次數統計來看，全球各地平均一年會發生二十次規模6.0以上的地震，而8.0以上的地震則至少有一次。像是北海道外海過去就曾發生過規模八點零以上的深層地震，但因深度非常深，所以天搖地動的感覺沒有那麼強烈。

學者提醒地震過後，民眾要記得檢查居家房屋建築是否有出現裂縫。顏福江攝
 
民眾與其整天擔心地震不知何時來報到，不如多花點心力「防患於未然」較實在。顏宏元建議，政府與民眾應針對不同地質結構來強化適合的防震措施，例如有些地區是經由「滄海變桑田」而來，針對這些填海造地的區域就要注意有關「土壤液化」的問題，因為地震的震動會導致地下水沿著地層裂隙被帶至地面上，而讓地層下土壤鬆動，因而容易發生土壤液化問題而引發地層塌陷，類似的情況也曾在九二一地震過後的台中港發生過，原因就在於台中港是建在沙地上，土質較鬆軟。
他強調，政府當局應多關注相關區域的防震工作，才是「未雨綢繆」之道。除了地震前的防範，地震過後的檢查工作也不能忘記。現任國家地震工程研究中心主任、同時也是台大土木系教授張國鎮表示，一般人總以為只要房子沒倒就代表安全無虞，而忽略建築物本身因搖晃而產生的裂縫。
張國鎮表示，民眾應該養成每次地震過後檢查居家建築結構的好習慣。像是頂樓加蓋的房子就要特別注意，很多老公寓因為是混泥土建築，房子本身承載力有限，若公寓頂樓再加蓋一層樓，就可能加重甚至超出房屋的承受力。因此民眾若發現居家牆壁或梁柱出現可以塞進一枚十塊錢銅板厚度的裂縫，就代表房子已經因地震而受到損害，必須要請土木技師公會人員再做進一步鑑定。此外，若地震後發現有門關不起來的情況，則可能代表門框已出現扭曲變形情況。
除了有形結構外，看不見的內部管線也是檢查重點。張國鎮說，若民眾在地震過後聞到住家有瓦斯味飄散出來，則可能代表瓦斯管線有損壞，須要盡快找人來修補。他強調，要將地震災害降到最低的方法沒有捷徑，重點在於「多一分小心、多一分安全」。