科學月刊201510月號-550期-莫斯利與原子序

金門地質景觀 花崗岩

攝影、文／洪清漳

採石後露出的基性岩脈與花崗岩

金門地區的花崗岩類岩石的年齡為 100~139 百萬年，是屬於中國大陸東南晚侏羅紀到早白堊紀的燕山期岩漿活動晚期的第一幕 與第三幕產物。整個金門島主要都是以花崗岩所抬升而成，與臺灣的大陸沖積層受擠壓隆起（形成變質岩）有很大的差別。 這些花崗岩類岩石常穿插著偉晶岩脈或基性岩脈。地表裸露的岩脈和風化的花崗岩、片麻岩、石英片岩以及蓋層的紅土、沉積物 等，相互輝映造就了金門有別於臺灣之美好而獨特的花崗岩地質地形景觀。

侵入的基性岩脈夾雜圍岩（花崗岩）

726 SCIENCE MONTHLY 2015.10

基性岩脈侵入花崗岩中

不同時期基性岩脈侵入花崗岩中

就地取材建築於花崗岩盤上的軍事據點

基性岩脈垂直侵入花崗岩中

輝綠岩成球狀或塊狀風化剝落

露出側面的基性岩脈體

Vol.46 No.10

727

NEWS FOCUS

紅酒能治阿茲海默症？ 白 藜 蘆 醇 存 在 於 葡 萄、 黑 巧 克 力 中， 被 視 為 可 以 延 緩 與 年 齡 有 關 疾 病 的 希 望。 美 國 喬 治 城 大 學 醫 學 中 心

葡萄果渣 成生質能源 葡萄果渣 為葡萄酒製造完成後，剩下的廢棄果皮、莖、

紅葡萄中的化學物質白藜蘆醇（ resveratrol ）有助於減緩阿

1300 萬噸的葡萄固體廢棄物。澳洲阿德萊德大學（ University of Adelaide ）發現了可以將葡萄果渣轉化為生物乙醇的技術，

茲海默症。

若再進一步處理，則可作為生物燃料。

阿茲海默症一直以來被認為與大腦中類澱粉蛋白質沉積相

研究團隊分析了赤霞珠（ cabernet

關。這個研究團隊招集了 119 位輕、中度阿茲海默症患者，

（ sauvignon

（ Georgetown

University Medical Centre ）研 究 表 示，

請其中一些患者每天兩次服用

1 克白藜蘆醇，而另外一些

種子等。根據統計，全球每年生產葡萄酒，會留下約

sauvignon ）與白蘇維翁

blanc ）兩 種 葡 萄 的 成 分， 發 現 在 它 們 的 葡 萄

果渣中有大量的碳水化合物，每噸葡萄果渣最多可以轉化為

患者服用安慰劑（ placebo ）。結果顯示，服用安慰劑的患

270 升的乙醇，剩餘的產物則適合當做動物飼料及肥料。他

者血液中 β 類澱粉蛋白下降，被認為是蛋白質儲存至大腦

們還發現，乙醇的產量會因預先添加酸與酶，增加至每噸

的現象；而服用白藜蘆醇血液中 β 類澱粉蛋白的濃度則沒

400 升。 研 究 員 科 爾 本（ Kendall Corbin ）說， 因 植 物 結 構

有什麼改變。研究團隊表示，實驗中所使是用的量約等同

較複雜，生產液體燃料不是那麼容易，而葡萄果渣已經現成

一天喝下

1000 杯紅酒，未來若需以白藜蘆醇做為治療藥

處理好，富含碳水化合物，較容易轉換為生質能源。

物，還需更大規模的研究。

R. Scott Turner et al., A randomized, double-blind, placebo-controlled trial of resveratrol for Alzheimer disease,Neurology, 2015.

730 SCIENCE MONTHLY 2015.10

Corbin KR et al., Grape marc as a source of carbohydrates for bioethanol: Chemical composition, pre-treatment and saccharification, Bioresour Technol, 2015.

NEWS FOCUS

(morgueFile)

善待地球 選擇等級較低的葡萄酒？ 納帕郡（ Napa Valley ）與洛迪（ Lodi ）皆為美國加州 的城市。納帕郡是被喻為產有「加州葡萄酒之王」的

(NASA)

月球大氣中發現氖氣 在

1960 年代阿波羅登月計畫所蒐集的資料，看見月球地

平線上有著奇異的光輝，因此推測月球上可能含有氖氣，

地區，而洛迪的葡萄酒較鮮為人知。為了了解兩個不

但 因 含 量 稀 薄， 一 直 無 法 驗 證。 NASA 最 近 利 用

同區域種植葡萄的環境成本，研究人員分析了葡萄不

發射的月球大氣粉塵環境探測器（ Lunar

2013 年 Atmosphere and

同變因的生命週期，如灌溉方式、化肥等。他們分別

Dust Environment Explorer, LADEE ）分 析 後 發 現 在 稀 薄

在納帕郡與洛迪的葡萄糖園中，模擬了 240 個不同的

的大氣內含有氖氣，證實了科學家近幾十年的推測。科學

葡萄種植方式。

家認為，月球上的氖氣是來自於太陽風。太陽所射出的帶 電粒子射至月球上，留下較重的元素，較輕的就散至太空

研究結果顯示，每年納帕郡需要比洛迪多大約兩倍的

中（如氖氣、氫氣等），只有少量輕元素會留在月球表面。

能量和水，且排碳量也是其兩倍。研究團隊認為納帕

且由於大氣層實在是太稀薄，在地球上無法以可見光觀察。

郡的高環境成本有一部分是因為農夫以手工的方式收 成葡萄，且為了控制葡萄內的糖含量及風味，會減少

月球是不是有大氣層，各家學者一直對此意見分歧。事實

每顆葡萄樹上的葡萄數量，這樣的方式產率較低。研

上，月球擁有一層很薄的氣層，科學家稱其為月球外氣層

究人員表示，製造較高品質的葡萄酒，其使用的能量、

（ exosphere ），被月球微弱的引力束縛，而這一層氣體密

水及對於全球暖化的影響都將會提高。

度約為地球海平面大氣密度的 10 -17 倍，相較於太陽系中的

Kerri L.et al., Life cycle greenhouse gas, energy, and water assessment of wine grape production in California, The International Journal of Life Cycle Assessment, 2015.

其他行星大氣層，幾乎可以說是不存在。

NASA, http://www.nasa.gov/content/goddard/ladee-lunar-neon, 2015.

Vol.46 No.10

731

專欄文章

抗癌天然物 化學合成勝出

施增廉

1986 年 畢業 於 淡 江 大 學

化學系，1997 年美國普渡大學 化學

博士，現為淡江大學化學系教授。期

望自己成為一個好的化學教育者，讓 學子領悟化學合成之美。

製造抗癌藥物， 化學合成比生物 合成更有效率？

一些源自天然物的著名藥物，如：紫杉 醇（taxol）、強體松（prednisone）、 青 蒿 素（artemisinin） 等， 皆 因 其

天然界含量及分離產率低，且具複雜 的結構，使得在分離過程或化學合成 的過程中，常遇到某種程度的瓶頸。 另 一 方 面， 靠 著 基 因 工 程 方 式， 或

（Luke McGuff, https://go

多或少已可解決上列藥物的低產率問 題，所以有人會樂觀的聲稱，生物技

1 太平洋紅豆杉，1967 年美國國

術的方式遠超過化學合成所能做的。

家癌症研究所發現可從中萃取出

但 是 最 近 有 關 巨 大 戟 醇（ingenol）

紫杉醇。紫杉醇為細胞有絲分裂

的論文報導，反而提供了另外一種思

抑制劑，應用於癌症治療。

維。對於眾多複雜的天然藥物的生合 成（biosynthesis）， 有 時 基 因 工 程 （genetic engineering）並非全然凌

駕化學合成方式，因此，化學有機合 成在取得複雜天然物的成就，絲毫不 遜色於生物技術。

746

SCIENCE MONTHLY 2015.10

2 南歐大戟。

1 2

（jacinta lluch Valero, https://go

變 ． 化 ｜ Chemistry

3 續隨子。

oo.gl/JluP6p）

oo.gl/nliZYZ）

（Manel, https://goo.gl/pNF0Zu）

抗癌藥物 Picato 巨 大 戟 醇 是 一 種 源 自 植 物， 具 特 殊 結 構 的 雙 萜 （diterpene）化合物，其本身及它的衍生物具有很

多重要抗癌的生物活性。1968 年，海克爾（Erich

Hecker） 從 南 歐 大 戟（Euphorbia peplus， 為 大

戟科大戟屬植物）中分離出巨大戟醇，並經結晶繞

射 方 式 確 定 其 結 構。 經 生 物 活 性 測 試 之 後， 發 現 當 巨 大 戟 醇 衍 生 物 連 接 在 細 胞 表 面 時， 會 活 化 蛋 白 激 酶 C（protein kinase C）， 促 進 磷 酸 化 反 應

（phosphorylation），產生具有抗癌的生理活性。

在 2012 年， 美 國 食 品 藥 物 管 理 局（FDA） 核 准 其 中 稱 為

Picato（ 又 稱 Ingenol mebutate，Picato 為 利 奧 製 藥 所 使

用之商業名稱，中譯巨大戟醇甲基丁烯酸酯）的衍生物，作為 治療先期皮膚光化性角化病（actinic keratosis）以及基底細 胞癌（basal cell carcinoma）的藥物。目前要取得 Picato

只有兩種途徑：其一、從南歐大戟中分離，然而，每 1000 克

南歐大戟僅能獲得 1.1 毫克（約 0.0001%）Picato。其二、

從巨大戟醇經半合成方式（semisynthesis）獲得。目前可獲

取較大量巨大戟醇方法是從續隨子（Euphorbia lathryis，為

Vol.46 No.10

747

專欄文章

宇宙論距離的測量

陳正源

北

一女中物理 科教師。

科學的基礎在實驗，實 驗的基礎在測量。要測 量一個手掌的大小，我 們會拿尺量，但遙遠的 星體及宇宙中距離的測 量，科學家是怎麼辦到 的呢？

宇宙論在二十世紀蓬勃發展，科技日新月異，測量宇宙尺度

另外，還有一種用以測量更遠星系及星體距離的方式，即觀

的方法，主要有下列幾類：

測「造父變星（Cepheid）」。這種星體因恆星本身內部

狀態或大氣不穩定，其亮度會隨著時間而改變，具有特定光 離地球較近的星體，如月球、火星等，科學家多使用「雷達

週期，可做為宇宙中的標準。科學家在確認天體為造父變星

遙測」的方式測量距離，利用從地球發射電波或雷射波，記

後，觀察出其週期，利用光度和週期變化公式，可確定造父

錄天體反射的時間，經計算求出距離。不過這種方法只能用

變星的光度，進而推出距離。還有很多很多種其他不同的觀

在太陽系內的星體，因為距離太遠，就容易受到星體運行的

測方式，如哈柏定律等。探索這個神祕的宇宙，科學家可是

影響。太陽系外、較近的恆星則可使用「視差法」或是「光

費盡了心力。

度法」測距離。其中，視差法是利用不同的兩點查看一個星 體，再利用三角函數計算出兩者間的距離；光度法則是用以

接下來就來看看，「視差法」與「光度法」到底是怎麼做的？

測量有固定光度的星體，利用亮度與距離的平方成反比，推

我們也可以嘗試自己動手做做看！

測出兩者間的距離。

754

SCIENCE MONTHLY 2015.10

就是那 道 光 ｜ Spectroscopy

視差法測距離 測量標的 視差法其實就是相似形的運用。如圖一 測量距離

所示，若要測量一個很長的距離 D，已 知基線長度 B，只要畫一個小的相似三

角形（橘色線條），得知邊長 d、b，且

D

利用相似形邊長比相等的性質，可列式 如下：

因此可得 D= ×B。若已學過三角函數，

可將邊長比列式為

θ

d

θ

θ

b

基線 B

圖一：測量距離的相似形與角度關係。

（1）量角器平面圖

（2）角度測量法

測量標的物

測量距離

若利用量角器測量如圖一中的角度 θ，再

經查表或計算機計算，可得知 cotθ 的數

值。再利用相似形測量距離，除了需要 量角器外，還需要搭配瞄準具。如圖二 （1）中，有一個四分之一圓的量角器，

搭配在半徑的兩端各有一尖角作為瞄準

視差量角器 硬卡紙一張

D

觀察者位置

長作為基線 B。操作時，先將量角器有 並透過兩尖角瞄準測量標的物，接著固

邊長，同時以量角器圓心為軸，轉動量 角器，再次透過兩尖角瞄準測量標的物， 記下旋轉的角度 θ，代入上述計算公式

可得距離 D，如圖二（2）。另外可以在

A4 紙上畫相似三角形，亦可得到測量距

離 D，如圖二（3）所示。

測量標的物 （3）相似形邊長測量法

測量距離

定 A4 紙，將量角器移至 A4 紙右方的長

A4 紙

瞄準具

具。使用前先取一張 A4 紙，利用短邊 尖角的半徑貼緊 A4 紙左方的長邊長，

θ

D 觀察者位置

θ

基線 B

θ

d θ

b

θ

圖二。

基線 B

Vol.46 No.10

755

精選文章

1

臺灣造山知多少？ 噪訊地震學告訴你

2 3

4 8

5

6

9

vol.46

身為臺灣人，焉能不知臺灣之美？

將地殼及部分上部地函合併為岩

「依山傍海」是很多人對自己故

石圈，漂浮在相對較軟、黏滯且

鄉的描述，也是本島地景最大的

速度稍低的軟流圈上。本文所要探

特色。臺灣島有三分之二的面積

討的造山問題，就是發生在複雜多

被山地及丘陵所覆蓋，其中更有

變的岩石圈裡。

超 過 260 座 3000 公 尺 以 上 的

黃梓殷

國立臺灣大學地質科學系。

陳映年

國立臺灣大學海洋研究所。

龔源成

國立臺灣大學地質科學系。

776

SCIENCE MONTHLY

高峰，密度堪稱為世界之最。讚

爭論不休的造山謎團

嘆美景之餘，大家不免好奇：這

根據「板塊構造學說」，岩石圈由

壯闊的山脈究竟是什麼樣的鬼斧

許多板塊所組成，而獨特的臺灣

神工造成的呢？我們今年 8 月在

島正是座落於歐亞板塊和菲律賓

Science 所發表的研究，談的就是

海板塊的邊界上，二者正以每年

這個課題。

近 8 公分的速度快速聚合。臺灣

為了解開地下之謎，科學家利用

島的生成始於 6 百萬年前，菲律

賓海板塊攜帶呂宋島弧向西北挺

各種物理特性對地球進行了體檢，

進，並撞上歐亞板塊東南緣。演

例如：溫度、壓力、電磁波、重

化迄今，在臺灣東邊，菲律賓海

力等，以及地震波速度。藉由這

板塊沿著琉球海溝向北隱沒至歐

些特性的交互參照，可以將地球

亞板塊下方；而在臺灣南邊，則

由內而外分成固態的內地核、液

反過來由歐亞板塊沿著馬尼拉海

態的外地核、地函和最外圍的地

溝向東隱沒至菲律賓海板塊下方

殼。其中依照岩石的強度，亦可

（圖一）。這兩個相反卻又糾結的

精選文章

作用只在滑脫面上方；而「厚皮」則認為沒有滑脫面， 板塊擠壓產生的變形可以往上堆高形成山脈，並且向 下延伸形成「山根」。近十年內隨著計算能力及觀測技 7

術的提升，造山爭議也催生出更細緻的假說。然而這些 10

1

中國大陸

6

琉球海溝

2

臺灣

7

琉球弧

3

中央山脈

8

歐亞板塊

4

呂宋弧

9

菲律賓海板塊

5

海岸山脈

10

歐亞板塊

造山故事雖然都有其根據，卻仍各說各話甚至互相駁斥。

突破限制的噪訊法 地震波向來被視為全面檢視地下構造最便利也最有力 的工具之一。使用震波研究地下構造的過程和醫學上

歐亞板塊

菲律賓板塊

大陸地殼 海洋地殼 增積岩體 上部地函

臺灣

海洋地殼

海岸山脈 ( 呂宋島弧 )

呂宋火山島弧

中央山脈、西部山麓帶

上部地函

海岸平原 ( 大陸邊緣 )

的電腦斷層掃描非常類似。在本研究中，我們期望利 用地震波裡的「表面波」來了解地殼的複雜構造。「表 面波」（surface wave）──顧名思義是只在近地表傳

針對淺層構造提供更好的解析能力。令人遺憾的是：

圖一：臺灣板塊構造。

表面波通常只能透過較淺、較大、較遠的地震產生，也 因此淺層速度構造在過去的研究結果中可稱得上是盲帶。

隱沒系統延伸至臺灣，產生巨大的大地應力使得山脈 以極快的速度抬升，同時也伴隨著非常頻繁的地震活 動。不管從造山的速度、造山的劇烈程度、造山的複

2003 年，坎皮（Michel Campillo）和保羅（Anne

Paul）率先使用新興的震波萃取技術「噪訊法」。理

雜度以及非常短的造山時間來看，臺灣的造山謎團都足

論上，計算兩測站長時間連續噪聲的交互相關函數

以吸引全球地質學者的目光。

（cross-correlation function），即可獲取兩站間以 表面波為主的震波訊號，而這些噪聲的主要來源為海

這懸宕數十年的造山謎團隨著各種實驗和觀測佐證， 漸漸有了不同的假說：地質學家以力學及運動學為背

浪與海床、海岸相互作用產生的振動訊號。「噪訊法」 ──或可稱為「沒有地震的地震學」，除了免除傳統地

景的推土機理論為主，配合模擬地表地形及褶皺、斷 層型態建立了古典「薄皮理論」，而地球物理學家則由

薄皮？

厚皮？

（無變形）

（變形和上層一致）

震波速度、重力、和電磁等研究建立了岩石圈碰撞說 （又稱為「厚皮理論」，如圖二）。「薄皮」強調地下

10 公里處存在向東微傾的滑脫面，地殼受擠壓後，滑 脫面上方的物質像被推土機推動般被堆高，或刮起、

或褶皺，或者產生大大小小的斷層。整體來說，造山

圖二：薄皮理論與厚皮理論運動方式。（作者提供）

2015.10

777

no.10

遞的波，不同於在地球內部傳遞的 P 波及 S 波，它可以

und er st

to

No th be

ar

ly on

ss. le

可沿邊緣裁剪 to

1911年諾貝爾化學獎得主 Ra

is

1867~1934

e is to be fea re lif d, w in d. No is th o it o e g t s ti in er e, so that we m d e ma r y un mo fe d an 1903年諾貝爾物理獎得主

波蘭裔法國籍物理學家

居禮夫人

知的事物。 中沒有什麼是需 些未 這 生命 要 解 害 了 怕 去 ，去了解更 擔心就能少一點 在 的， 是 多未 怕與 。 我們要做的 握現 害 把 知 的 的 中 事物 心 ，這樣我們

Marie Curie

e Curi

Ra

能少一點。

這樣我們心中的害怕與擔心就

去了解更多未知的事物，

把握現在，

未知的事物。

我們要做的是去了解這些

生命中沒有什麼是需要害怕的，

Nothing in life is to be feared, it is only to be understood. Now is the time to understand more, so that we may fear less.

波蘭裔法國籍物理學家 / 1903年諾貝爾物理獎得主 / 1911年諾貝爾化學獎得主

e

uri e

67~1934

ri 18

Ma

i Mar

夫 居 禮e C 人

67~1934

e

e Curi

ri

18

Ma

Ra

ie Curie Mar

夫人

居禮

波蘭裔法國籍物理學家 / 1903年諾貝爾物理獎得主 / 1911年諾貝爾化學獎得主

生命中沒有什麼是需要害怕的， 生命中沒有什麼是需要害怕的， 我們要做的是去了解這些未知的事物。 我們要做的是去了解這些未知的事物。 就是 把現 握在 現， 在去 ，了 去解 了更 解多 更未 多知 未的 知事 的物 事， 物， 這樣我們心中的害怕與擔心就能少一點。 這樣我們心中的害怕與擔心就能少一點。

stamp

可沿邊緣裁剪