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科學人 9月號/2017 第187期

科學人 9月號/2017 第187期

  • 雜誌名稱:科學人    新功能介紹
  • 刊別:月刊
  • 出版地區:台灣
  • 語言:繁體中文
  • 出版日期:2017/08/28
  • 定價:280
  • 優惠價:95266
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封面故事

【道別卡西尼號 承先啟後丈量太陽系】

卡西尼號太空船從2004年進入土星系統,至今已13年。今年,卡西尼號的燃料所剩無幾,不能再像以前一樣大幅改變軌道,美國航太總署(NASA)因此執行「華麗大結局」(The Grand Finale)任務,在這最後一段旅程中,卡西尼號的繞行軌道會進入土星大氣層和土星環內側,經過最接近土星的位置總共22次(參見30頁圖),一次又一次進行實地測量,希望能解答幾個基本問題,例如土星的內部構造和非常對稱的磁場來源。
自從我們提出卡西尼計畫開始,35年轉瞬即逝,當年遙不可及的目標,現在不僅近在咫尺,甚至還「擦鼻」而過,卡西尼號很多重要發現讓科學家更了解土星及其衛星,例如土衛六(Titan)的局部甲烷海、土衛二(Enceladus)的地底熱泉及土星磁層的帶電粒子加速作用。現在回想,這項極為複雜的計畫,費盡了多少人的心血和努力才有今日的成就,或許我們一開始的工作是最簡單且容易的。
然而,我們如果要了解是什麼因素驅動了這樣充滿雄心的探索計畫,可能要從兩位18、19世紀的德國人說起。洪堡德(Alexander Von Humboldt)與謝里曼(Heinrich Schliemann)是我非常景仰的人。洪堡德是博物學家,年輕時遊歷南美洲,把這塊陌生大陸的地理人文介紹給歐洲科學家,也引起達爾文對生態學的興趣。謝里曼是白手起家的商人,他對荷馬史詩中的木馬屠城記很有興趣,壯年後投入所有財富和精力發掘特洛伊古城,改變西方人對古代史的認識。這兩個例子說明,好奇心是人類本性,有好奇心才能不怕失敗發掘新知,勇闖前所未見、人跡罕至之處,成為社會和科學發展的動力。所以歐美國家資助基礎科學研究不遺餘力,希望激發潛在的好奇心,使科技更進步。因此,先進國家積極發展天文學和行星探測計畫以拓展人類知識疆界,例如卡西尼計畫及其他太空任務,特別是前往外太陽系的一連串計畫。
外太陽系探索序曲
1972年12月,當NASA阿波羅17號的太空人還在月球執行任務時,先鋒10號也航向木星(緊接著是先鋒11號),並在1979年9月1日飛掠土星。那天我在NASA艾密斯研究中心與加州大學聖地牙哥分校的博士菲烈斯(Walker Fillius),一同等待高能粒子實驗儀器的資料傳回;這是我和土星首次相遇,好像和太空船一起到人類未涉足之地,這種感覺實在難忘。
先鋒10號和11號是NASA原名偉大旅程(The Grand Tour)的外太陽系探測計畫前奏曲。1980~1990年,木星、土星、天王星、海王星和冥王星在軌道上的位置恰好可讓太空船依序飛掠,是近距離觀測的最佳機會。該計畫後來更名為航海家(Voyager),兩艘太空船在1977年相繼發射。
當航海家任務尚在規劃時,科學家經地面望遠鏡觀察發現,土衛六有很厚的大氣層。根據光譜分析,大氣主要成份除甲烷外,可能還有氮氣或其他氣體。航海家1號因此改道經過土衛六,失去「行星全壘打」的機會。直到2015年新視野號(New Horizons)傳回影像,我們才一窺冥王星的廬山真面目。
航海家1號在1980年11月穿越土星系統,並飛掠土衛六這顆土星衛星中的「巨人」,證實氮氣在其大氣中所佔比率最高,雖然表面溫度只有-180℃,但表面氣壓是地球的1.6倍。科學家也發現,大氣之所以呈現橙黃色且不透明,是其中佔2~3%的甲烷經光化學反應生成乙烷(C2H6)和碳氫化合物,累積在大氣或掉落表面所致。奇妙的是,根據物理化學分析,甲烷和乙烷在表面是以液態存在,如果土衛六形成後乙烷和碳氫化合物便不斷生成,那不透明的大氣下可能有一片深達1~2公里的海洋。這樣的環境加上以氮氣為主的大氣,十分類似原始地球,是探究生命起源的絕佳地點,對當時科學家來說,土衛六是一個充滿謎團的新世界!
 

編者的話

好奇心丈量太陽系 卡西尼號

1997年10月15日,「卡西尼號」裝載科學家的好奇心,擺脫地球重力的束縛、前往帶有行星環的奇特行星;那時土星對我們來說遙不可及。20年過去了,現在我們知道許多關於土星與其衛星的秘密,例如「泰坦巨人」土衛六有甲烷海、「恩克拉多斯巨人」土衛二有地底熱泉,以及華麗土星環的複雜細節。可惜,告訴我們這些發現的卡西尼號,燃料所剩無幾,正在執行最終任務,前所未有近距離觀測土星,於今年9月15日在土星大氣畫下句點,葬於土星。在〈道別卡西尼號〉之際,「聽」卡西尼號提案人之一、中央大學教授葉永烜,訴說人類承先啟後丈量太陽系的故事,以及「太空的承諾」。

如果聽完卡西尼號的故事,你〈腦海中的小劇場〉覺得還不過癮,〈黑洞進食秀〉的恐怖畫面一定能滿足天文迷、〈機器學習舉一反三〉能餵飽科幻迷的胃口、〈全氟化物禍及飲用水〉喚起公衛意識、〈惡泉催生新物種〉生物演化沒有極限,最後〈馴狐記〉更是喜愛寵物的人不可錯過之事。
 

雜誌目錄

關於封面
今年9月,卡西尼號就要功成身退。參與卡西尼號計畫提案的台灣科學家訴說這艘太空船13年來的探索旅程和斐然收穫,以及繼往開來的太空任務。

行星科學
28 道別卡西尼號――承先啟後丈量太陽系
 文╱葉永烜
 卡西尼號將在今年9月完成最後任務之後,墜入土星大氣層焚毀,除了帶給我們土星環與大氣的第一手資料,也將啟發人類繼續探索太空。

人工智慧
34 機器學習舉一反三
 文/賈布尼克(Alison Gopnik)
 科學家長期研究人類的學習方式,以教導電腦如何學習。現在運用貝氏推論的人工智慧,僅需數個範例就可辨識圖形,表現堪比人類。

天文物理
40 黑洞進食秀
 文╱森科(S. Bradley Cenko)、蓋瑞斯(Neil Gehrels)
 新的觀測技術讓天文學家可以目睹黑洞澈底撕碎恆星的完整過程,有機會揭開星系中心黑洞的神秘面紗。

心理學
48 腦海中的小劇場
 文╱費尼霍夫(Charles Fernyhough)
 每個人都有與自己說話的時候,科學家發現,這樣的「內在語言」其實有各種不同的型式和神經學基礎,顯現出不同的心智運作機制。

遺傳學
54 馴狐記
 文╱卓特(Lyudmila Trut)、杜加金(Lee Alan Dugatkin)
 俄國演化遺傳學家為了研究動物馴化,在新西伯利亞進行一項大膽、歷時數十載的演化遺傳實驗。

公共衛生
62 全氟化物禍及飲用水
 文╱施密特(Charles Schmidt)
 美國許多地區的飲用水遭受全氟化物污染而成為民眾關注的「熱點」,科學家和政府仍在努力確認危險程度。

生物學 
68 惡泉催生新物種
 文╱里希(Rüdiger Riesch)、普拉斯(Martin Plath) 
 高濃度的硫化物會毒害生命,但在墨西哥天然的含硫泉水裡,有一類小魚快速演化出各種適應機制,未來甚至可能演變為新物種。


目錄
第187期
2017年9月號

科學人觀點
6 過動人格的大腦指標
 文/曾志朗

總編輯的話
8 叢林中見驚喜
 文/李家維

讀者論壇
13

科學人新聞
14 解開人臉神經編碼
 病毒伺候入侵種
 吃塑膠的蟲
 一覽世界科技進展
 修補破碎之心
 溫和減少碳排放之計
 塑膠垃圾淹沒孤島
 App防堵盜獵大象
 火山爆發引來冰河期?

形上集
23 得失寸心知不知(二)
 文/高涌泉
 
不可勝數
24 光經過重力場的偏折
 文/張海潮

健康與科學
26 電腦軟體輔助看診
 文/馬隆(Dina Fine Maron)

專家看新聞
74 神經科技竊取心智
 文/伊恩卡(Marcello Ienca)

資訊世界
76 科技魔法
 文/波哥(David Pogue)

真真假假
78 我們都是種族主義者?
 文/薛莫(Michael Shermer)

反重力思考
79 誰的眼睛業障重?
 文/米爾斯基(Steve Mirsky)

聊聊科學人
80 聽聲報位,盲人地圖─吉正然
 文/洪志良

生物手記
84 台灣珊瑚礁陸蟹奇遇記
 文/李政璋

解讀心智
88 減重手術的新啟發
 編譯/陳瑀葳

科學創藝術
92 冷峻與嚴謹─俄羅斯的科學藝術
 文/沈伯丞

所見所聞
96 到索羅門,備份植物
 文/鄭耕宇

科學人書摘
100 改變有兩種
 文/摘自《科學大歷史》

圖表會說話
104 核電龍頭換人當
 文/菲謝蒂(Mark Fischetti)
 

內容簡介

《科學人》雜誌-全球科普雜誌第一品牌

自2002年創刊以來共11年榮獲出版界最高榮譽雜誌出版金鼎獎!身為全球科普雜誌的第一品牌,《科學人》一直領先報導全球最先進的科學脈動與產業趨勢,除生命演化及天文奧秘的探索外,也包括成就未來經濟創新的各種工具:「NBIC,Nano-Bio-Info-Cogno(奈米科技、生物科技、資訊科技與神經科技)」,及其聚合衍生的「長壽醫學」、「未來能源」、「淨化科技」、「即時通訊」、「人工智慧」及「前進太空」等產業趨勢內容。除了原Scientific American文章精確編譯外,台灣延伸企劃採訪篇章更佔40%以上,藉由淺顯易懂的編輯呈現方式,帶給產業精英、知識家庭、高中及大專院校師生最具未來性的知識力。

《科學人》雜誌即將於2017年2月滿15週年!15年來,在「廣」的方面,《科學人》月月帶給台灣讀者科學新知、科學新聞、重要科學研究;而在「精」的方面,《科學人》推出15週年特別獻禮:「博學誌」系列文集,滿足您在單一領域更深入、更全方位的知識渴望。

「博學誌」系列文集

問,時間為何物?(2016/9/20全新出版) 台灣大學物理系教授 高涌泉 專文導讀

窺探大腦(2016/10/20修訂版)  中央研究院院士 曾志朗 專文導讀

發現天文之美(2016/11/20修訂版) 國立自然科學博物館館長 孫維新 專文導讀

掌握數位生活(2016/12/20全新出版) 台灣大學資工系教授 林守德專文導讀 活靈活現動物行為(2017/1/20全新出版)金鼎獎科普作家 張東君 專文導讀

各期珍藏

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