在英文口語中，「香草口味」(vanilla) 也被借用於形容「了無新意的」、「平凡的」。就像不久之前 LHC 發現了「香草口味的」Higgs 粒子，歐洲太空總署剛發佈的普朗克太空望遠鏡最新觀測結果，大致上也是這樣形容我們的宇宙 — 與宇宙學標準模型吻合！

普朗克太空望遠鏡是歐洲太空總署於 2009 年發射升空的電波望遠鏡，用以觀測在宇宙中我們能看到的最久遠的訊號「宇宙背景輻射」(cosmic microwave backgraound, CMB)。普朗克太空望遠鏡的觀測結果是到目前為止最「清晰」的宇宙背景輻射。如此精準的宇宙背景輻射量測能讓科學家更清楚地了解宇宙的歷史與成份。

然而，普朗克的最新結果顯示，目前科學家對宇宙的了解可以說是十分準確了！這次新結果的公佈並沒有太多的驚喜，基本上都與所謂的「宇宙學標準模型」吻合：宇宙從大霹靂開始，經歷了暴脹時期，現在還在繼續膨脹。宇宙是平的（意指我們是活在平面上而不是球面或是鞍面上）。而宇宙中的主要成份則是我們看不到的暗物質與暗能量，共佔了宇宙總能量密度的 95%。

當然，新的觀測結果還是會對一些宇宙參數給出更精準的估計。譬如普朗克的結果顯示宇宙的年齡約為 138 億年，比科學家以前估計的還老了一億年。哈柏常數的估計值也下修了一些，表示宇宙膨脹的速度比原先估計的慢了一點點。暗物質在宇宙中的比例則由原先估計的 23% 變到 27%。而微中子的種類數也被更嚴格地限制在三種，讓找到新種類微中子的可能性變得更低了。

雖然普朗克的結果讓不少「新物理」提案的可能性減小或是被排除了，還是有一樣無法被宇宙學標準模型解釋的觀測結果：在大尺度上，宇宙背景輻射似乎仍存在微小的擾動。（註：標準模型預測在大尺度上宇宙背景輻射應該是均勻的。）之前的 WMAP 衛星（威爾金森微波各向異性探測器）其實已經有觀測到這樣的結果，而現在再由普朗克衛星量到一樣的訊號，表示這個「異常現象」非常可能是真的。而這個在大尺度上的非同向性將有機會讓科學家更加了解宇宙在暴脹時期到底發生了什麼事。

原始論文：
Planck 2013 Results Papers

參考來源：

• Best Image of Big Bang Afterglow Ever Confirms Standard Cosmology, Adrian Cho, Science AAAS
• Planck Mission Brings Universe Into Sharp Focus, NASA

在地球形成之初，氫氣與氮氣有可能是溫暖地球的重要氣體，讓地球表面免於冰凍、足以孕育生命。

弱陽弔詭是早期地球氣候未解的難題之一，根據恆星演化標準模型，在38億年前，太陽的亮度只有現在的70%，所以地球接收的太陽輻射量必然少於今日，若其他環境條件維持不變，地表的平均溫度將低於冰點，使地球處於冰封狀態。不過，地質證據比如沉積地層的形成，卻顯示當時的地球並非全球結凍、還有廣布的液態水存在。模式預測與地質證據的差異引起科學家的注意。

科學家提出多種機制來說明，其中藉由溫室氣體來替地球保暖的想法較為可行。過去，最常被討論的二氧化碳，因其含量在不同的地質紀錄上有很大的差異，而難被確定能否再提供額外的貢獻；此外，曾被視為早期重要的溫室氣體甲烷，經過計算發現，不僅其效果不如預期、早期含量也無法確定。

芝加哥大學地質科學的科學家Robin Wordsworth和他的同事Raymond Pierrehumbert則提出若在地球早期有較高含量的氫氣與氮氣，兩者的碰撞很有可能協助吸收太陽輻射，讓地球維持溫暖。他們的研究結果已經發表在一月的Science期刊上。

溫室氣體為氣體分子照光時，能以本身的伸展或彎曲來回應、同時吸收紅外波長的電磁波，而能為周圍留住熱量，二氧化碳即屬於此類能吸收紅外光的分子，但是氫氣與氮氣通常不會這麼做。

不過，若是大氣密度若夠大，氫氣與氮氣就有機會能因碰撞而短暫連結在一起，這樣的結合使它們能夠有效地吸收紅外波段的光子，成為溫室氣體的一員。Wordsworth和Pierrehumbert發現若地球早期大氣含有10%的氫氣，就可讓地表溫度上升10~15℃，而相關的研究支持這個想法，模式計算顯示氫氣在地球早期含量，的確有可能高達30%。

科學家認為，讓早期地球保持溫暖的因素不會只有一個，很可能是多種機制綜合的效果。他們認為這個研究結果，可以擴大尋找外星生命的條件，尤其是大氣中富含有氫氣的超級地球，即使它們的距離稍微遠離適居帶（habitable zone），仍有可能因氫氣與氮氣的溫室效應來維持地表溫暖、擁有液態水存在的生命搖籃。

參考新聞

Science: How was early Earth kept warm? 

SPACE.com: How Early Earth kept warm despite faint Sun?

 原始論文

Wordsworth and Pierrehumbert, Hydrogen-Nitrogen Greenhouse Warming in Earth’s Early Atmosphere, Science, 339, 64-67(2013)

科學家認為，形成月球的大撞擊是發生在快速自轉的地球上，並且撞擊後地球可藉著與月球和太陽間的重力交互作用而逐漸減速，達到現在的狀態。

大撞擊說是目前最主流的月球形成理論[註1]，它能說明地球與月球的質量、與兩者間的角動量守恆；然而，卻無法說明兩者在化學成分的相近，比如兩者的氧同位素比與鈦同位素比上幾乎完全相同。因為，在大撞擊的模擬結果顯示，撞擊後形成月球的物質，主要來自撞擊地球的星體，而這個星體的化學成分，根據現有的行星演化模型來看，會與地球有明顯的差異。

哈佛大學的地球與行星科學家M. Cuk與S. T. Stewart提出大撞擊的修正版本，他們認為，若大撞擊時的地球自轉速率比較快，就有機會拋出更多地球物質來形成月球。在實驗中，他們將撞擊前地球原先每天4~5小時的轉速，調高到每天2~3小時，研究論文已發表在Sciencexpress上。

實驗結果顯示，提高地球的自轉速率，的確能增加形成月球的機會。不過，每天2~3小時的轉速是否合理呢？科學家說明，根據先前的大撞擊研究，若地球在晚期經歷多次大碰撞，轉速很容易就高於每天4小時，不過，每天2小時的轉速則是極限，再快一點，地球重力就無法保持自身的穩定。

除此之外，哈佛大學的科學家發現，在大撞擊後，地球往往仍保有高轉速，但是，之後會藉著出差共振（evection resonance） [註2]逐漸將部分的角動量藉月球轉移給太陽，讓地球減速，使得地月間的角動量演化到目前的狀態。

這個新的大撞擊理論，解釋了地球與月球間的化學成分相似之謎，同時也開啟其他的可能性。比如，在同期的線上期刊中，美國西南研究所的行星科學家R. M. Canup提出另一個假說，他認為若碰撞後過多的角動量可以轉移給太陽，那麼只要當時與地球撞擊的星體，比原本預期的還要大，約略是火星質量的4~5倍、或現在地球的一半質量，亦可以說明地月間的相似化學成分。 

究竟月球如何形成？還需要更多的證據與研究，待續。

[註1]大撞擊說的詳細說明可參考新聞”新同位素證據挑戰月球形成說”

[註2]當衛星的繞日進動週期，與其母行星繞日週期相同時，會造成出差共振，此時太陽對衛星的影響會逐漸累積，讓衛星遠離。在這裡是月球繞日的進動週期與地球繞日的週期均為1年。（參考Nesvorny´, D. et . al. Orbital and collisional evolution of the irregular satellites, AJ 126, 398-429. 2003.） 

原始新聞

1. A New Model for the Origin of the Moon 

2. NASA Lunar Scientists Produce New Model for Earth/Moon Formation

 原始論文: 

1. Ćuk, M. & Stewart, S. T. Making the Moon from a fast-spinning Earth: A giant impact followed by resonant despinning. Science DOI: 10.1126/science.1225542(2012)

 2. Canup, R. M. Forming a Moon with an Earth-Like Composition via a Giant Impact. Science DOI: 10.1126/science.1226073(2012)

左右兩邊分別為表面親水與抗水的小鋼珠。兩小鋼珠的直徑為20mm、被加熱到380℃後投入100℃的沸水中。擁有抗水面的小鋼珠，其表面並無小氣泡的生成。圖片來源Sciencedaily.

    科學家發現，在金屬表面塗上抗水的物質，可以使浸泡於熱水中的金屬表面產生一層穩定的蒸氣膜，在煮沸的過程中可降低氣泡在表面生成。

   這是由沙烏地阿拉伯的阿卜杜拉國王科技大學(King Abdullah University )科學家Ivan Vakarelski與同事的研究結果，並已發表在9月13日的Nature期刊上。

    這個現象的原理來自萊頓弗羅斯特效應(the Leidenfrost effect)，這是由德國科學家約翰．萊頓弗羅斯特在1756年所提出的：當液體接觸溫度超過特定溫度(萊頓弗羅斯特點，Leidenfrost point)的表面時，接觸面會產生一層有隔熱作用的蒸氣，使液體沸騰的速度明顯減慢。

    比如把水滴在滾燙的鐵板上，假使鐵板的溫度僅高於水的沸點，水會嘶嘶作響、並迅速沸騰。但若鐵板溫度到達萊頓弗羅斯特點時，水便會產生萊頓弗羅斯特效應，水珠會在鐵板四處滾動，並緩慢地蒸發，水珠可以存活更久。這也是有經驗的廚師，用來測試鍋子是否夠熱的方法：只要鍋子夠熱，就可以看到水珠在鍋面滾來滾去。

     萊頓弗羅斯特點會隨著與液體接觸的材質而改變，因此，科學家將小鋼珠的表面噴上奈米顆粒與厭水的有機物質，製造足夠的抗水性，這樣的表面，在原子力顯微鏡下非常的粗糙、佈滿無數細小的起伏。

     科學家首先將小鋼珠加熱到400℃，再放入室溫的水中，所有的小鋼珠都在表面產生一層蒸氣膜，不過包裹在親水表面的蒸氣膜，卻很快地爆發出很多氣泡；而有抗水表面的小鋼珠，則在冷卻的過程中，一直保有蒸氣膜。

    另外，科學家改將可加熱的鋼棒放入沸水中，他們發現，具有親水表面的鋼棒最高只能加熱到106℃左右，因為水總能與金屬接觸而使其降溫、並生成氣泡；而有抗水面的鋼棒，則有蒸氣膜的保護，可以加熱到250℃。

   科學家認為，經過處裡的抗水表面可在較低的溫度下保有蒸氣膜，避免因產生的氣泡爆裂而損壞物質表面，未來希望能繼續發展能存在於溫度低於水沸點的蒸氣膜，若船身能被蒸氣膜包覆住，將能有效降低船隻受到的阻力，亦能大為減少附著在船身的海洋植物或生物。

 原始論文

Stabilization of Leidenfrost vapour layer by textured superhydrophobic surfaces,Vakarelski,I. U. et al.,Nature, 489, 274–277,doi:10.1038/nature11418,2012/10/21

參考新聞

Nature News: How to boil water without bubbles

Sciencedaily: Boiling Water Without Bubbles: Researchers Engineer Special Surface, Allowing Water to Boil Without Producing Bubbles

由於暗物質不發光，我們無法直接觀測暗物質。然而，根據愛因斯坦的廣義相對論，光經過巨大質量附近時會因為時空的變形而彎折。這種類似折射的效應被稱為重力透鏡，科學家便可觀測折射後的光推算出質量的分佈。利用重力透鏡，天文物理學家已經觀測到在星系團周圍的暗物質。而另一方面，因為暗物質的絲狀結構擁有的質量太少，重力透鏡效應不顯著，使其非常難以觀測。一直以來，天文物理學家只能在電腦模擬中看到這些絲狀結構。

天文物理學家 Jörg Dietrich 與其合作者，發現 Abell 222 與 Abell 223 這兩個星系團是用以觀測暗物質絲狀結構的絕佳對象。這兩個星系團中間的絲狀結構的質量較大，且剛好分佈於我們的觀測視線上，所以我們所看到的重力透鏡效應比較顯著。研究小組觀測了背景中四萬多個星系，分析他們的變形而推算出其間的質量分佈。結果顯示在 Abell 222 與 Abell 223 之間約有六十兆到一百兆太陽質量存在。研究小組同時也以 X 光觀測相同位置上一般物質的質量：其中少於 9% 可能來自游離氣體，少於 10% 來自於可見的恆星與星系，因此剩下的質量即被推論為是連結這兩個星系團的暗物質絲狀結構。

這是天文物理學家第一次觀測到暗物質的絲狀結構，並登上了自然期刊。此研究結果提供了科學家對暗物質構成宇宙大尺度結構的進一步信心，也能幫助天文物理學家了解一般物質是如何跟隨暗物質運動，以及暗物質的其他物理性質等。

原始論文：
Jörg P. Dietrich et al., A filament of dark matter between two clusters of galaxies.
Nature (2012) doi:10.1038/nature11224 [arXiv:1207.0809v1]

參考來源：

• Nature | News: Dark matter’s tendrils revealed
• Giant dark matter bridge between galaxy clusters discovered

25億年前地球內部岩漿活動的變化，改造了地表的大氣，讓氧氣量扶搖直上。

根據研究，地球形成之初，大氣是處於低氧的狀態，直到22~24億年前，氧氣才從幾個ppm上升到2%，雖然與現今20%的量相比尚有一段距離，究竟大自然如何開始改造大氣，讓氧氣濃度突然升高？尤其是在行光合作用的藍綠藻早已經在地球上存在了幾億年後才發生？科學家認為是地球逐漸冷卻時，引發內部岩漿活動的變化，改造了地表的大氣。

這是普林斯頓大學地球科學博士班學生C. Brenhin Keller與他的指導教授Blair Schoene剛發表的研究結果。他們從前人研究中收集70000多個具有火成岩成分的記錄資料，建立過去40億年的成分變化。經模式計算發現，地球內部岩漿的熔融的程度，有隨時間下降的趨勢，這是地球逐漸冷卻的現象；除此之外，他們還觀察到，在25億年前左右出現一次明顯的突降，並且地殼發生熔融的位置也出現了變化，變得較淺。

科學家很難不把這個25億年前岩漿變化的事件，與後續出現的氧氣量驟升扯上關係。他們認為地殼熔融的深度變淺，與氧氣量的上升有關；因為熔融深度變淺，會減少地球內部釋放出來的氣體中、可與氧氣作用的成分(比如二價的鐵離子)，而使氧氣終能保留在大氣之中。

參考資料

ScienceDaily：Geological record shows air up there came from below

White, W. M., Portrait of Earth’s coming age, Nature, 485, 452-253(2012)

Keller C. B. & Schoene, B., Statistical geochemistry reveals disruption in secular lithospheric evolution about 2.5 Gyr ago, Nature, 485, 490-493(2012)

編輯Notics Chen即將報導

原始論文: http://www.nature.com/nature/journal/v485/n7398/full/nature11097.html

早在二十世紀初，天文學家就利用量測光譜的藍移，發現仙女座星系正在高速接近銀河系。但由於譜線的藍(紅)移只能告訴我們天體的徑向速度，科學家對仙女座星系的橫向速度並沒有很好的估計，也就無法確定仙女座星系是會迎面撞上銀河系，或只是與銀河系擦身而過。NASA 與 STScI 的科學家利用哈伯太空望遠鏡最新的觀測資料，計算仙女座星系與背景中其他天體的相對位移，來確定仙女座星系的橫向速度。有了這些資料，配合電腦模擬，即可預測出四十億年後仙女座星系將會與銀河系正面相撞。兩個星系撞擊之後，大約還需要二十億年慢慢結合成為一個新的星系。 (電腦模擬影片)

在宇宙的歷史上，星系相撞其實是非常常見的事：較大的星系在形成時，常會不斷地與較小的星系相撞並結合。而雖然銀河系中有數千億顆恆星，但在星系相撞時，星系內的星體直接相撞的機率是微乎其微的，因為星體與星體之間的空隙遠大於這些星體的體積。所以仙女座星系與銀河系相撞時，除了我們看到的星空會有巨大的變化之外，基本上並不會影響到太陽系。不過現在擔心這個或許有點太早，因為太陽在老化的過程中會愈來愈亮，所以大約八億年後，地球上的環境就已經無法讓任何多細胞生物生存了。可惜我們沒機會在地球上看到這場精彩的星系相撞了。

資料來源：
NASA’s Hubble Shows Milky Way is Destined for Head-On Collision with Andromeda Galaxy
http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/milky-way-collide.html
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/20/

過去的變異數分析模式無法處理空間相依性[註一]，因此，俄亥俄州立大學的Emily L. Kang及Noel Cressie開發出一種新模式，為“貝氏架構下之空間雙因子變異數模式”，除了解決了空間相依性的問題，且易於調整、能處理部分地區缺少觀測值的問題並具有高運算效率，故相當適合用來處理龐大的環境資料。 此外，其能估算各個氣候模擬發生的機率，據此自動給予適當的權重，所以不但可以找出重要的氣候特徵，還可以分析每個特徵發生的可能性。在本研究中，研究人員即將此模式應用在分析近期(1971~2010年)到未來(2041~2070年)間，北美各地的季間溫度變化。 結果發現，暖化訊號相當顯著，以幾個主要區域來說，位於加拿大東北部的哈德遜灣，將會是北美經歷最大溫度波動的地區，在冬季可能出現高達攝氏6度的溫度增幅，在夏天則僅約攝氏1度；美國中西部及五大湖區在各季節溫度增幅皆在約攝氏2.8度左右；落磯山脈則是以夏季溫度上升較為明顯，可達約攝氏3.5度，冬天則較少，約為攝氏2.3度。

大致上來說，模式對北美地區的暖化預估呈現: 北邊冬天暖化較明顯，南邊夏天暖化較明顯的現象。 前者與“冰雪-反照率正回饋” 有關，冰雪的反照率相當高，其存在對於減少地面短波輻射收入相當重要，當暖化使冰雪覆蓋量減少，此區域反照率會隨之下降，因而使地面吸收更多短波輻射，形成一正回饋機制而使暖化加劇。

研究人員表示，“空間雙因子變異數模式”有相當好的擴張性，未來可能將“不同的區域模式”納為新因子而成為“空間三因子變異數模式”，甚至再將“不同的情境預估” (本研究僅考量A2情境) 納入而成為“空間四因子變異數模式”。 同時，除了溫度，本模式亦可用於其他因子(如:降水)的預估上，極具發展性，將會是未來氣候變遷分析的一大利器。但同時，本分析亦僅立基在北美區域氣候模式的模擬結果之上，對於區域氣候模式沒有模擬到的氣候變異，本分析方法仍然無法偵測到，仍然有其限制存在。

[註一] 傳統的變異數分析最常用的是經驗正交函數 (empirical orthogonal functions，EOF)，其最大的好處是，分析時基底(所謂的EOF mode 1、mode 2 等等)是由資料本身決定，基底會具有某種物理意義。和更基本的傅立葉分析比較(基底為sin and cos functions，只具數學意義)，會更適合作氣候資料的分析。但問題是，其基底在數學上必須獨立 (正交)，也就限定了這些具有物理意義的基底必須獨立(例如mode1 可能代表ENSO，mode2可能代表四季變化)，但是實際上不同的氣候現象可能是相依的，如前述例子中ENSO和四季變化之間不太可能完全獨立，所以EOF分析並不是完美的。

資料來源：
Emily L. Kang, Noel Cressie, 2012: Bayesian Hierarchical ANOVA of Regional Climate-Change Projections from NARCCAP Phase II. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, DOI: 10.1016/j.jag.2011.12.007.

ScienceDaily : Statistical Analysis Projects Future Temperatures in North America
http://www.sciencedaily.com/releases/2012/05/120515131634.htm

WordPress : SSES 2012: Warming in North America, 2041-2070
http://rhinohide.wordpress.com/2012/05/16/sses-2012-warming-in-north-america-2041-2070/

受測的雙胞胎來自美國，年約超過五十歲，他們受測的問題包括「你是否易受主見強的人所影響？」、「你是否對自己的人生成就感到失望」，這些問題可以測試出他們如何看待他們自己和旁人，然後測驗的結果再根據心理幸福感量表（Ryff Psychological Well-Being Scale）進行評估，以將他們的性格標準化後來比較。受測者的答案經分析後，研究人員發現那些DNA理應完全相同的雙胞胎，他們相較於其它對雙胞胎，有高出兩倍以上的可能性會擁有相同的性格。

心理學家說，這項發現意義非同小可，因為這代表遺傳的連結愈強烈，同一家族中擁有相近性格的可能性也就愈高。而愛丁堡大學的提莫斯‧貝提斯（Timothy Bates）教授說，遺傳因子對於一個人自我控制的能力影響特別大。

研究人員發現，基因會影響一個人建立明確的目標、與他人相處的模式，以及持續學習發展的能力。據此貝提斯認為，自古希臘人以來，人們對於良善人生的本質一直爭辯不休：為什麼就是有些人可以經營好他們的人生，可以和他人建立良好關係並彼此合作以達成他們的目標，但其它人卻一輩子庸庸碌碌、一事無成？過去人們認為家庭與環境是影響人生幸福感的關鍵，但他們的研究卻直指出遺傳因子可能扮演著更重要的角色。

先前發現幸福感乃由基因所決定的研究成果，促使貝提斯他們進一步探討性格的成因，而他們的研究成果已發表在《性格期刊》（Journal of Personality）上。

Journal reference:

Despina Archontaki, Gary J. Lewis, Timothy C. Bates. Genetic influences on psychological well-being: A nationally representative twin study. Journal of Personality, 2012; DOI: 10.1111/j.1467-6494.2012.00787.x

參考來源：

• Character Traits Determined Genetically？ Genes May Hold the Key to a Life of Success, Study Suggests

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