Re: [社課] 系外生命探索

看板NTUastclub作者dl92114 (香茹)時間12年前 (2011/12/15 23:45)推噓6(6推 0噓 11→)

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貼今天上課內容的一些補充 1. NASA發現的以「砷」為食的細菌這是個比較簡單易懂的幾篇報導XD 節錄部分 http://edushare.sclub.com.tw/redirect.php?tid=3607&goto=lastpost 2010年12月初，NASA 公布一項重大發現，科學家發現一種可以靠砷（arsenic）存活的細菌，這就是一種全新的生命形態。這種李家維稱之為「異形生物」的細菌，可以在高砷環境中生存，並以砷取代生物細胞內構成生命的六大要素之一的元素─磷（phosphorus ）。一般科學家的認知，碳、氫、氧、氮、硫、磷六種元素是構成生命不可或缺的基本元素，而砷對一般生物來說則是毒性物質，可以在細胞中取代磷的位置。因為在化學元素週期表中，砷就排在磷的下面，化學結構相似；李家維說，因此砷可以用和磷相同的管道進入細胞中，但卻無法發揮磷在細胞中的功能，會讓細胞死亡。李家維指出，磷構成一般生物的 DNA 骨架，並以 ATP 的形式傳遞細胞能量，細胞內的重要生理活動也會使用磷酸根當「開關」，啟動或關閉特定蛋白質活性；磷是細胞內的重要物質。NASA 新發現的微生物卻可以砷代替磷的功能，把蛋白質、脂肪甚至DNA中的磷，以原本對生物有劇毒的砷取代。 ...... 清華大學生命科學系教授李家維指出，目前地球上的生命有許多共同特徵，因為本質極為相像，學界多認為，這些生命是來自同一次的生命起源。這些相似之處包括，生命由有機物組成，細胞內分子的骨架都是由碳（C）所構成，DNA的雙螺旋分子全部都是右旋，並且除了少數例外，所有科學家熟悉的生物，都使用同樣的二十種胺基酸來建構蛋白質。若能找到一種生物，違反科學家熟知的這些生命規則，「就是和我們不同的異形生命。」李家維說，科學家過去幾年就一直在尋找能用砷取代磷，或用矽（Si）取代碳的生物；因為砷和磷、碳和矽在元素周期表中位置相近，都有類似的化學性質，但我們熟知的生物卻「不約而同」地選擇了其中一種元素，並讓它們在生命中扮演重要角色。李家維說，這種「不約而同」的選擇，可能是因為來自同一次生命起源。他指出，NASA的新發現可說是被「熱烈期盼的研究成果」；不僅代表地球上的確存在我們所不知道的「異形生命」，同時也可能是地球上不只有過一次生命起源的證據。 2. Planet Hunter成果 from 天文館新聞網頁《公民科學家貢獻好眼力　尋得兩顆太陽系外行星》 http://tamweb.tam.gov.tw/bew/TW/content.asp?mtype=c2&idx=639 公民科學家萬歲！經由他們的集體努力，克卜勒計畫已經確認又多找到兩顆系外行星！　　這兩顆系外行星是「全民一起挺科學 - 行星獵人」（Planet Hunters）專案計畫自從2010年12月開始號召成員以來，結出的第一批初熟果子。這個專案動用到全球公民的眼球勢力，要在克卜勒計畫資料庫中進行挖寶活動，搜尋系外行星。　　話說專案啟動當時，還未滿30天，就已傳來發現行星的好消息。如今獲得確認：一共有兩顆所謂的「行星候選人」通過了後續驗證篩選：其中之一屬岩石質地、大小條件等都和地球類似的行星，另一顆則是條件比較接近木星的氣體巨行星。　　「行星獵人」專案共同發起人之一，來自耶魯大學的研究員Meg Schwamb發表她的感想說，仔細想想，這樣的經驗其實十分奇妙，坐在自家電腦前，無論何人，竟然都能成為地球上首先抓住銀河系千億顆恒星中一有同伴形影相隨這個事實的第一人，這實在太神奇，太令人感動了。　　無論我們從哪個角度取景來看，克卜勒計畫都算是已取得了了不起的大成功 – 到目前為止，經由它提供的偵測資料，已經發現到超過1,200顆「行星候選人」（在克卜勒計劃中，還未經驗證，但有可能會是行星的圖片資料，就被稱為「行星候選人」）。「銀河系除了太陽系以外究竟有多少恒星有行星」是個大家都很想探索的答案，而克卜勒太空觀測站所取得的資料是科學界可以回答這個問題的一處極豐富的寶藏，不過相對的，這也必須耗費來自全球4萬位網民以難得的「好眼力」來幫助天文學家鎖定「哪些恒星有行星」來做分析，帶分析的母體數量不小，總共15萬顆！當然，其中特別要找的，就是環繞著這些恒星做公轉運動，本身條件又很像地球的「類地」行星（Earth-like）。已經找到的 1,200顆行星候選人，對我們有什麼意義嗎？事實上，它說明的是一件還沒曝光的大事，沒看到的部分比已經看到的部份更令人引發想像：克卜勒計畫搜集的資料庫裏，恐怕還有更多尚不為人知的鑽石隱匿未現。　　科學團隊成員Meg Schwamb還表示，在「行星獵人」計畫啟動以前，「人眼真能勝過機器眼？」這件事其實仍遭到懷疑。機器眼在一步步自動化設定下偵測處理，真的還會有細節遭遺漏，非要靠人眼來抓漏不可嗎？這可沒人說的準。因此，「行星獵人」這個計畫對他們科學團隊來說，可以說其實算是一個帶有「賭賭看」味道的計畫。　　不過，如今事實證明，這一把賭注下得很值得，也讓世人都明白，在「辨識不同型態圖案」這個我們覺得超簡單的工作上，唯獨人眼還是「天然的尚好」，雖然，贊助行星獵人計畫的公民科學家並沒有取代「真正的科學家」在研究和分析上的角色，但在搜尋太陽系外行星這個計畫上，眼珠子已經令人刮目相看的取得了一個極有價值的狠角色，也成為後續這個研究計畫上不可或缺的幫手之一。　　行星獵人計畫如何進行篩選驗證的流程呢？首先，每顆恒星資料都由多組不同的公民科學家把關看守，（事實上，最後得票數最高的這兩顆行星，先前已經通過由多達數十組公民科學家加以辨識的過程，結果一致認定它應該是行星！）然後下一步，行星獵人計畫的科學團隊，再將「公民科學家」完成驗證後、認定「有可能是行星」的前10名最高票的候選人圖片資料，一起轉送給克卜勒團隊，進行第二回合驗證，目的是篩除誤報：譬如它不是掩星現象，而是雙星系統「食」現象等等這一類的誤判；在這個階段以後，10個候選人只剩下兩個，然後，科學團隊再回頭央請Keck天文臺和2MASS(2微米巡天觀測)根據行星候選人的母恒星資料來判斷，這兩顆天體是否真符合行星的資格。　　當我們從圖片上看見某恆星有顆同伴星，但無法確定它是恆星或行星，也不知該圖片所顯示者是雙星系統食（eclipse）或者掩星事件時，科學家就會以偵測繞著恆星運動的天體，其徑向速度有無晃動（wobble）的方式來加以進一步判斷，藉由這個方法，便可得知究竟是恆星或行星。　　關於這兩顆行星候選人的特徵，目前資料顯示，它們繞著母恆星公轉的週期大約僅只有10到50天。比地球公轉週期的365天短了許多，它們的半徑尺寸則落在2.5倍到8倍於地球半徑的範圍中。雖然其中有一顆可能是一個岩質行星，但可惜它並不座落在所謂的「適居帶」，「適居帶」有個重要的關鍵特色，就是它含有液態水；而液態水，是我們習慣所知的所謂「生命」現象不可或缺的物質。　　研究團隊科學家Meg Schwamb說：克卜勒計畫一直傾向將自己定位成是個統計型的巡天觀測任務，換句話說，它們決定「讓數字說話」。若將克卜勒計畫中以機器眼找到的行星候選人或行星獵人所發現的行星候選人加總，其總數量超過1200顆以上；然而這些行星候選人，都因為恆星太微弱，或繞行恆星的行星徑向速度過小，小到世上靈敏度最好的光譜儀都無法成功偵測它們的信號，也就無法進一步證實它們的確是行星。該團隊未來將盡量爭取透過以凱克望遠鏡來測量行星候選人的徑向速度。　　最後，這兩位行星候選人的廬山真面目到底是還不是顆行星呢?目前，行星獵人計劃的科學團隊表示 – 高達95％的機會，答案是 - 「yes，安啦，如假包換。」(Lauren 譯） 3. Kepler計畫的新成果一樣天文館新聞網頁XD 《首度在類太陽恆星旁的適居區中間發現超級地球》 http://tamweb.tam.gov.tw/bew/TW/content.asp?mtype=c2&idx=706 看了一下資料原來候選行星已經有2000多顆了 @@ Kepler真是令人興奮阿XD 天文學家利用克卜勒太空望遠鏡（Kepler）的觀測資料，首度在一顆與太陽類似的恆星旁、可以讓水以液態存在於行星表面的適居區（habitable zone）中，發現直徑僅約地球2 倍多的超級地球。除此之外，克卜勒望遠鏡還發現了1,094顆新的系外行星候選者，讓目前已知的候選系外行星數量增為原來的2倍，達2326顆；其中有10顆新增的候選行星，不僅體積逼近地球，而且位在其母恆星的適居區中，但需要後續觀測來證實這些候選者是否確為行星。　　先前其他研究顯示疑似有地球級大小的系外行星存在於恆星適居區中，但後來都清楚證明並非如此。近期則發現有另外兩顆小的行星環繞在比太陽小而冷的恆星旁，類似太陽系中的金星和火星一樣，位在其母恆星周圍適居區的邊緣。這顆最新確認的行星編號為 Kepler-22b，是到目前為止，已知在類太陽恆星適居區中體積最小的系外行星，直徑約為地球的2.4倍，而且它的軌道恰在適居區內，而不是如先前那兩顆一樣是在邊緣。　　右上圖是Kepler-22行星系統（上方）和太陽系（下方）的比較。綠色區域顯示兩星的適居區範圍，黃色線條代表行星軌道，藍色線條代表地球軌道。圖片下方的行星影像則顯示各行星的體積大小比例。　　領導發現Kepler-22b的克卜勒任務首席研究員William Borucki等天文學家尚不確定它是不是像地球一樣的岩質行星，還是像木星一樣主要由氣體或液態物質組成的行星，但至少能確定Kepler-22b是到目前為止最像地球的系外行星；這對搜尋系外行星的研究學者而言，是個很重要的里程碑，不僅證明了克卜勒任務超乎逾期的成功，更顯示這只是後續發現更多在適居區中間的超級地球的開端而已，甚至顯示找到跟地球一樣大、甚至比地球小的岩質系外行星的日子大概也不遠了。這些發現，都有助於人類瞭解地球、或人類本身，在這個宇宙中的定位究竟在哪裡？　　克卜勒任務於2009年升空，週期性地監測約15萬顆恆星的亮度變化，利用掩星或凌日（transit）的方式來偵測系外行星，也就是當行星經過恆星前方時，會讓恆星亮度稍微降低，從亮度降低的幅度、時間長短的變化方式，可得知行星的直徑、軌道週期、與母星距離等物理參數。不過，必須有3次以上的克卜勒凌日紀錄，才能會被列入行星候選者名單中。　　天文學家是在克卜勒任務正式開始觀測任務後的第3天，就第一次偵測到Kepler-22亮度下降的現象，然後在2010年偵測到決定性的第3次凌日現象。之後，克卜勒任務科學團隊利用地面望遠鏡和史匹哲太空望遠鏡追蹤觀測候選行星。由於克卜勒觀測的天區位在天鵝座和天琴座一代，所以地面望遠鏡只能從春季觀測到早秋。　　Kepler-22b距離地球約600光年。Kepler-22b的母恆星Kepler-22和我們太陽一樣，都屬於G型恆星，只比太陽稍微小一點、表面溫度稍低一點，所以它的適居區比較靠近恆星本身。因此，雖然這顆行星比地球大，不過它的軌道只有地球軌道的85%大，換言之，距離其母星約0.85AU，環繞母星公轉一週約289天，比地球的365天還短一些。　　截至2011年2月為止，總共有54顆位在適居區中的候選行星，Kepler-22b是第一顆被確認的。而最新一波1,094顆新的候選行星資料釋出後，總數達2,326顆候選行星中，有 207顆接近地球等級，有680顆為超級地球等級，1,181顆為海王星等級，203顆為木星等級，剩下55顆為比木星大的等級。其中地球等級與超級地球級的候選行星數量，比2011年2 月時還各多了200顆與140顆；從這些資料，天文學家估計銀河系中地球等級的行星數量，可能為原本預期的1～4倍以上。　　而在新發表的候選系外行星名單中，有48顆候選行星位在其母恆星的適居區中，雖然比2011年2月的54顆還少，但因為克卜勒科學團隊對適居區行星採取了更嚴格的定義，加入大氣的保溫效應所造成的影響，讓恆星適居區的範圍擴展的比較遠，公轉週期比較長的行星也可納入適居區候選行星的名單中。資料來源：2011.12.05, KLC http://kepler.nasa.gov/news/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=165 http://www.nasa.gov/home/hqnews/2011/dec/HQ_11-408_Kepler_Habitable_Planet.html 小編註：行星位在適居區中，只代表若這顆行星是個岩質行星，那麼它的表面可以存在液態水；液態水是地球生命生存最重要的要素，所以有大量液態水存在的岩質行星很可能適合類似地球生命發展生存。但是要認清的是：即使行星在適居區中，(1)它不見得一定是岩質行星，(2)即使是岩質行星，表面也不一定會有液態水, (3)即使有液態水，也不一定有生命，(4)即使有生命，也不見得是高等智慧生命，(5)即使有發展出高等智慧生命，也不見得有能力來到地球。所以請不要把這類系外行星的發現，馬上與「發現外星人的家」劃上等號喔！ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.112.204.20

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※ 編輯: dl92114 來自: 140.112.204.20 (12/15 23:57)

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