活動主題：揭開土星土星、、土星環土星環與與土星衛星群土星衛星群奧秘奧秘

我們的理念：鼓勵家人一起遊戲、活動和服務，增進彼此的互動與親密，同心建造健康和諧、溫暖有愛的社會。 我們的特色：以生活體驗分享為重點，取代知識性的傳遞，從活動、聯誼、服務中成長散發和諧家庭的氣氛 。

講員：天文物理學博士天文物理學博士 陳輝樺 國立自然科學博物館展示組

金山鄉合家歡協會＆三和國小「放眼天文、熱愛自然」天文營課程

活動內容活動內容一一、、認識認識人類與土星人類與土星二二、、認識認識行星與衛星、行星與衛星、土星的衛星群與環盤面系統土星的衛星群與環盤面系統、、惠更斯號登陸艇與泰坦惠更斯號登陸艇與泰坦三、動手做簡易三、動手做簡易土星系統模型土星系統模型四、操作四、操作解說解說土星系統模型土星系統模型五、認識五、認識當月星空當月星空

東方先民們的曆法東方先民們的曆法 公元前四世紀的中國先民已測得土星 28 年周天一次，一年走一宿，好像是鎮壓 28 宿一樣，所以把它叫做「鎮星」，又叫「填星」。

西方的星占學西方的星占學 美索不達米亞神話中，土星（ Ninurta）和他的兄弟火星（ Nergal）都是戰神。土星也被描述成太陽（ Helius）的飾物。中古世紀的畫表示出火星是老人中的裝飾，左下角是寶瓶座、右下角是摩羯座。老人手中拿著鐮刀，表徵他是希臘神話中的農神。

星占學上的土星星占學上的土星

中國《五行說》裡的五行相生、相剋示意圖表。

這幅 16世紀的木雕，說明從事和土地有關的工作者。這批通明達理的人和務實哲學家通常被列屬土星 的個性，他們職業穩定、需長時間進行判斷，他們的工作需具備謹慎、雄大企圖心。

有關土星的記載有關土星的記載 伯利恆星：伯利恆星：

阿拉伯以及稍後的星象學家，對於這「伯利恆星」與三位波斯東來的智者（或作三王解），偏愛在他們理解的星占學外，找尋特殊天象作為合理的論述基礎。在 17世紀早期，刻卜勒對於這三智者的解讀，猜測可能是一顆彗星和木星、土星在秋分期間在雙魚座裡會合的天象。這個位於法國Autun 的石刻像，表徵三位波斯王從木星和土星的會合時間，夢見耶穌的誕生。

從地球觀看外行星（如火星、木星、土星）的運行，在會合的前後可看到外行星呈現由順行、留、逆行、留、再順行的天象。

希臘古天文的土星觀測希臘古天文的土星觀測 托勒密的地心體系要點，除了說明地球位於宇宙中心靜止不動外，也描述包含土星等五大行星的運動，在土星之上就是恆星所在的「恆星天」。

在公元 100 年，羅馬帝國就開始以日、月、五大行星來標示一週內的每個日子。而東方的日本曆也以日曜日、月曜日、火曜日、水曜日、木曜日、金曜日、土曜日來表示一星期內的個別日子。

中古時代的土星科學觀測中古時代的土星科學觀測 刻卜勒年輕時所刻卜勒年輕時所推理認知各行星與太推理認知各行星與太陽的距離關係模型。陽的距離關係模型。

伽利略在 1610 年和 1616 年所繪出的土星外觀形狀。

卡西尼號太空船卡西尼號太空船造訪造訪土星土星 太空船於 1997 年 10 月 5 日升空，目的地為距離地球 14 億 5 千萬公里遠的土星系統，為期長達 7 年航向土星任務。兩次接近金星的機會，藉著金星的重力進行加速的工作。再次路過地球附近時，地球的重力正好可以使它得以加速和修正方位前往土星。卡西尼工作任務是以 4 年的時間環繞土星 74 圈。惠更斯號於 2005年元月順利地登陸土星了土星最大衛星土衛 6「泰坦」。卡西尼太空船已繞行泰坦 44 圈，且每天花 9 小時向 80光分外的地球傳回影像和觀測數據。因成果豐碩，現正延續任務中。

卡西尼號太空船卡西尼號太空船造訪造訪土星土星

卡西尼號太空船帶著惠更斯號登陸艇航向土星系統的過程。

卡西尼號太空船帶著惠更斯號登陸艇於 2004年 7 月1日進入土星系統。

卡西尼號太空船帶著惠更斯號登陸艇的組構。

太陽系內的小集團 ─太陽系內的小集團 ─ 行星所在的旋轉盤面：黃行星所在的旋轉盤面：黃道面道面 想去尋找太陽系裡行星等小集團的環境，首先我們該瞭想去尋找太陽系裡行星等小集團的環境，首先我們該瞭解已知的太陽系特徵：解已知的太陽系特徵： 1.1. 所有 所有 8 8 大行星軌道大致在一平面上， 太陽旋轉赤道大行星軌道大致在一平面上， 太陽旋轉赤道面接近此一平面。面接近此一平面。 2.2. 行星公轉軌道近似一個以太陽為中心的圓。行星公轉軌道近似一個以太陽為中心的圓。 3.3. 所有行星公轉和太陽自旋都是沿著相同的方向 所有行星公轉和太陽自旋都是沿著相同的方向 (( 右手右手指向：右拇指北指、其餘四指所旋轉的方向指向：右拇指北指、其餘四指所旋轉的方向 )) 。。 4.4. 太陽和多數行星（除了金星和天王星） 繞其軸自轉都太陽和多數行星（除了金星和天王星） 繞其軸自轉都是沿著相同的方向 是沿著相同的方向 (( 右手指向右手指向 ) ) ，其赤道面和「黃道面」，其赤道面和「黃道面」(( 以太陽為中心，地球繞行太陽公轉軌道所呈現的平面以太陽為中心，地球繞行太陽公轉軌道所呈現的平面 ) ) 夾夾角都很小。角都很小。 5.5. 行星組成成份依距離太陽的遠近而有所差異，內行星組成成份依距離太陽的遠近而有所差異，內 (( 類類地地 )) 行星是密緻且多金屬性行星是密緻且多金屬性，而外，而外 (( 類木類木 )) 行星是巨大且為絕行星是巨大且為絕多氫多氫成份。如木星上氫氦比為 成份。如木星上氫氦比為 7979 ：： 1919 、土星氫氦比為 、土星氫氦比為 8888 ：：1111 、太陽雲氫氦比為 、太陽雲氫氦比為 7171 ：： 2727 、天王星氫氦比為 、天王星氫氦比為 7676 ：： 2626 。。

太陽系內的小集團 ─太陽系內的小集團 ─ 太陽的視位置座標太陽的視位置座標 ：黃道面：黃道面

6.6. 行星和大多數的小行星都有類似的約 行星和大多數的小行星都有類似的約 5 5 至 至 23 23 小時的周期小時的周期自轉，明顯受太陽或衛星重力所引起的潮汐力影響，且自轉周期會自轉，明顯受太陽或衛星重力所引起的潮汐力影響，且自轉周期會漸慢下來。漸慢下來。 7.7. 多數行星公轉軌道間的距離遵守多數行星公轉軌道間的距離遵守波德波德 (Bode)(Bode) 定律。繞行太定律。繞行太陽公轉的軌道半徑比例，分別可簡略以 陽公轉的軌道半徑比例，分別可簡略以 44 、、 4+34+3 、、 4+64+6 、、 4+124+12 、、(4+24)(4+24) 、、 4+484+48 、、 4+964+96 、、 4+192 4+192 等關係數列來表示。等關係數列來表示。 8.8. 內行星和小行星體的外表都呈現崎嶇不平的坑洞（是隕石坑內行星和小行星體的外表都呈現崎嶇不平的坑洞（是隕石坑或是火山坑）。或是火山坑）。 9.9. 外行星和其衛星群、行星環所形成之系統仿如太陽系統。外行星和其衛星群、行星環所形成之系統仿如太陽系統。 10.10. 彗星群正常運行軌道定界在太陽系外圍構成巨大幾乎球狀的彗星群正常運行軌道定界在太陽系外圍構成巨大幾乎球狀的雲霧狀、稱之為「雲霧狀、稱之為「歐特雲歐特雲（（ Oort CloudOort Cloud ）」。）」。

太陽系內的小集團太陽系內的小集團 ─ ─ 行星公轉特徵行星公轉特徵

行星公轉盤面行星公轉盤面 與 與 行星環 、衛星群行星環 、衛星群行星公轉軌道近似一個以太陽為中心的圓，滿足著「刻卜勒的行星公轉軌道近似一個以太陽為中心的圓，滿足著「刻卜勒的行星行星第一運動定律第一運動定律」：太陽在它的一個焦點上。」：太陽在它的一個焦點上。所有行星公轉和太陽自旋都是沿著相同的方向 所有行星公轉和太陽自旋都是沿著相同的方向 (( 右手指向：右拇右手指向：右拇指北指、其餘四指所旋轉的方向指北指、其餘四指所旋轉的方向 )) 。這似乎述說著各個行星的來源。這似乎述說著各個行星的來源和太陽的形成是分不開的緊密關係。和太陽的形成是分不開的緊密關係。多數行星公轉軌道間的距離遵守多數行星公轉軌道間的距離遵守波德定律波德定律 (Bode's law)(Bode's law)：以 ：以 44 、、 4+34+3 、、 4+64+6 、、 4+124+12 、、 (4+24(4+24 小行星帶小行星帶 )) 、、 4+484+48 、、 4+964+96 、、(4+192) (4+192) 等關係數列來表示太陽系裡眾行星繞行太陽公轉的軌道。等關係數列來表示太陽系裡眾行星繞行太陽公轉的軌道。所有行星公轉速度和與太陽距離間的關係，滿足著「刻卜勒的所有行星公轉速度和與太陽距離間的關係，滿足著「刻卜勒的行星行星第二運動定律第二運動定律」：」：在等時間內，行星和太陽的聯線所掃過的面積相在等時間內，行星和太陽的聯線所掃過的面積相等等。。所有行星公轉週期和與太陽距離間的關係，滿足著「刻卜勒的所有行星公轉週期和與太陽距離間的關係，滿足著「刻卜勒的行星行星第三運動定律」：行星軌道半徑的三次方與其公轉週期的平方之比第三運動定律」：行星軌道半徑的三次方與其公轉週期的平方之比值是固定的。值是固定的。類木行星赤道面的延伸，都存在著數層分別由塵埃、大小不等的冰類木行星赤道面的延伸，都存在著數層分別由塵埃、大小不等的冰塊與碎石等飄流物體所組成的一個盤面，在陽光反射下更顯得壯觀，塊與碎石等飄流物體所組成的一個盤面，在陽光反射下更顯得壯觀，這就是所謂的「這就是所謂的「行星環行星環」。在行星環所在的盤面附近，也都有眾多」。在行星環所在的盤面附近，也都有眾多的衛星存在著。它們共同地繞著該行星以不同的速度運行。的衛星存在著。它們共同地繞著該行星以不同的速度運行。

太陽系內的小集團 ─太陽系內的小集團 ─ 旋轉盤面上的行星與衛星旋轉盤面上的行星與衛星 (( 特徵相同篇特徵相同篇 ))

在黃道面公轉的行星和在行星盤面附近公轉的衛在黃道面公轉的行星和在行星盤面附近公轉的衛星，它們間有何異同之處呢？首先，在共同點有：星，它們間有何異同之處呢？首先，在共同點有： 11 、它們都繞著一個大質量為中心公轉，行星繞行太、它們都繞著一個大質量為中心公轉，行星繞行太陽、衛星繞著行星。上圖是 陽、衛星繞著行星。上圖是 4 4 顆木星的衛星 顆木星的衛星 (( 又稱又稱之為「之為「伽利略衛星伽利略衛星」」 ) ) 繞著木星運行的景觀。繞著木星運行的景觀。 22 、所有行星與衛星的公轉速度和繞行的中心距離間、所有行星與衛星的公轉速度和繞行的中心距離間的關係，都滿足著「刻卜勒的行星第二運動定律」。的關係，都滿足著「刻卜勒的行星第二運動定律」。 33 、所有行星和衛星的公轉週期和繞行的中心距離間、所有行星和衛星的公轉週期和繞行的中心距離間的關係，都滿足著「刻卜勒的行星第三運動定律」。的關係，都滿足著「刻卜勒的行星第三運動定律」。

特洛伊特洛伊小行星小行星與特洛伊與特洛伊衛星衛星 木星的特洛伊群小行星首度在 木星的特洛伊群小行星首度在 1906 1906 年發現，現在的成員已知 年發現，現在的成員已知 L4L4 、、 L5 L5 至少各擁有 至少各擁有 1 1 千多顆小行千多顆小行星體，由於位在木星前後 星體，由於位在木星前後 60 60 度之處，度之處，是一個當穩定的位置，小行星容易聚集是一個當穩定的位置，小行星容易聚集成群，不會因太陽或木星的重力而散開成群，不會因太陽或木星的重力而散開或漂離現有軌道。或漂離現有軌道。 2001 2001 年 年 8 8 月 月 21 21 日首度發現日首度發現現第一顆海王星的特洛伊群小行星 現第一顆海王星的特洛伊群小行星 2001 QR3222001 QR322 ，繞行太陽一圈的時間與，繞行太陽一圈的時間與海王星相同，約為 海王星相同，約為 166 166 年，直徑約為 年，直徑約為 230 230 公里，可能已經與海王星共舞數十公里，可能已經與海王星共舞數十億年之久了。億年之久了。 1980 1980 年發現土衛 年發現土衛 12 (Helene) 12 (Helene) 可以說是土衛 可以說是土衛 44 （（ DioneDione ）的特洛伊）的特洛伊衛星，因為它的軌道與 衛星，因為它的軌道與 Dione Dione 相同，相同，但它是位在 但它是位在 Dione Dione 後，且以土星為圓後，且以土星為圓心、與 心、與 Dione Dione 成 成 60 60 度夾角的位置度夾角的位置上。土衛 上。土衛 13 (Telesto) 13 (Telesto) 和土衛 和土衛 14 (Calypso)14 (Calypso) ，可以說是土衛 ，可以說是土衛 33 （（ TethysTethys ） 的 特洛伊衛星。） 的 特洛伊衛星。

太陽系內的小集團 ─太陽系內的小集團 ─ 旋轉盤面上的行星與衛星旋轉盤面上的行星與衛星 (( 特徵相異特徵相異篇篇 )) 11 、、多數行星公轉軌道間的距離遵守波德定律，多數行星公轉軌道間的距離遵守波德定律，然而，衛星並未有此關係式。如左圖示土星衛然而，衛星並未有此關係式。如左圖示土星衛星群的運行軌道分佈。星群的運行軌道分佈。

行星軌道和土星衛星軌道的差異

太陽系內的小集團 ─太陽系內的小集團 ─ 旋轉盤面上的行星與衛星旋轉盤面上的行星與衛星 (( 特徵相異篇特徵相異篇 ))

22 、、行星公轉方向和太陽自轉方向相同行星公轉方向和太陽自轉方向相同；而衛星則須由它；而衛星則須由它的 來源判斷它繞行的盤面與方向，衛星公轉方向與行的 來源判斷它繞行的盤面與方向，衛星公轉方向與行星自轉方向一致者稱之為「星自轉方向一致者稱之為「順行順行」、反之稱之為「」、反之稱之為「逆逆行行」。」。33 、、軌道相鄰的驕小衛星常有互換軌道的情況發生。軌道相鄰的驕小衛星常有互換軌道的情況發生。

太陽系內的小集團 ─太陽系內的小集團 ─ 旋轉盤面上的行星與衛星旋轉盤面上的行星與衛星 (( 特徵相異篇特徵相異篇 )) 44 、、行星有著個自的自轉方向行星有著個自的自轉方向，但，但衛星衛星（甚至（甚至環塊）環塊）卻多僅以相同的面朝向運行中心點上的卻多僅以相同的面朝向運行中心點上的行星行星，仿如月球以同一面繞行地球的景觀。，仿如月球以同一面繞行地球的景觀。

從地球僅能觀察到月球的同一面 從土星僅能觀察到泰坦的同一面

太陽系內的小集團太陽系內的小集團 ─ ─ 潮汐力潮汐力的作用的作用

行星行星和和衛星衛星是怎麼來的？是怎麼來的？ 從行星公轉的方向所具有的高度一致性，以及類地行從行星公轉的方向所具有的高度一致性，以及類地行星、類木行星與冰冷小行星等行星體組成類型特徵來星、類木行星與冰冷小行星等行星體組成類型特徵來探究它們的來源，不得不讓天文物理學家們猜測：行探究它們的來源，不得不讓天文物理學家們猜測：行星絕大多數可能是在造星過程中，隨同太陽由一大團星絕大多數可能是在造星過程中，隨同太陽由一大團星際雲氣的旋轉、凝聚、扁平化等演化而來。星際雲氣的旋轉、凝聚、扁平化等演化而來。由衛星繞著行星公轉盤面與方向順行與逆行之分，再由衛星繞著行星公轉盤面與方向順行與逆行之分，再加上同一顆行星的眾多衛星裡，它們組成的大程度差加上同一顆行星的眾多衛星裡，它們組成的大程度差異性等特徵來探究它們的來源，不得不讓天文物理學異性等特徵來探究它們的來源，不得不讓天文物理學家們猜測：衛星群中雖有伴隨該顆行星一起演化誕生家們猜測：衛星群中雖有伴隨該顆行星一起演化誕生者，但是有些可能是從遊蕩路過的小星體被擄獲者。者，但是有些可能是從遊蕩路過的小星體被擄獲者。

行星行星和和衛星衛星是怎麼來的？是怎麼來的？

太陽系的誕生模擬動畫。

恆星的一生模擬動畫。

你對土星認識多少？你對土星認識多少？ 土星年約 土星年約 10,760 10,760 個地球日 （約個地球日 （約 29.46 29.46 個地球年）個地球年）土星日土星日約 約 10 10 小時 小時 14 14 分分（赤道附近）、約 （赤道附近）、約 10 10 小時 小時 4040 分（深層內和高緯度大氣）。分（深層內和高緯度大氣）。土星繞行太陽公轉的軌道面與黃道面夾角約土星繞行太陽公轉的軌道面與黃道面夾角約 2.48446 2.48446 度。度。土星公轉平均速率每秒 土星公轉平均速率每秒 9.64 9.64 公里。公里。土星赤道面與公轉軌道面夾角約 土星赤道面與公轉軌道面夾角約 26.7326.73 度。度。土星與太陽平均距離約 土星與太陽平均距離約 14 14 億 億 2672 2672 萬公里（萬公里（ 9.5379.537 AU AU；與；與太陽的距離介於 太陽的距離介於 9.005 AU 9.005 AU 至 至 10.07 AU 10.07 AU 間）。間）。土星質量約 土星質量約 5.69 × 1026 5.69 × 1026 公斤（公斤（ 95.147 M95.147 M⊕⊕；；平均密度 平均密度 0.690.69 公克 公克 / / 立方公分）。立方公分）。土星赤道直徑約 土星赤道直徑約 120,660 120,660 公里（公里（ 9.42 D9.42 D⊕⊕）。）。土星大氣雲上端溫度約 土星大氣雲上端溫度約 -180°C-180°C 。。土星大氣雲上端重力約 土星大氣雲上端重力約 11.37 11.37 公尺 公尺 / / 秒平方（秒平方（ 1.16 G1.16 G ）。）。土星的逃逸速率約 土星的逃逸速率約 35.6 35.6 公里 公里 / / 秒（秒（ 3.2 V3.2 V⊕⊕）。）。土星的衛星個數：土星的衛星個數： 2006 2006 年底已知 年底已知 6060 個，已命名者有 個，已命名者有 39 39 個。個。土星與地球會合週期：約 土星與地球會合週期：約 378 378 地球日（因 地球日（因 1/365.24 1/365.24 － － 1/10,760 ≒ 1/3781/10,760 ≒ 1/378 ））

你對土星的大小認識多少？你對土星的大小認識多少？

土星環和地球的大小比較

土星特徵 ─ 土星磁場

星體 星體 地球 地球 木星 木星 土星 土星 磁極中心與星球中心的距磁極中心與星球中心的距離 離 (( 單位：星球半徑單位：星球半徑 ))

0.0725 0.0725 0.131 0.131 0.04 - 0.05 0.04 - 0.05

地磁和自轉軸的夾角 地磁和自轉軸的夾角 (( 單位：度單位：度 ))

11.4 11.4 9.6 9.6 < 1 < 1

土星特徵 ─ 土星核心組成核心組成：氫： 71%氦： 27%水、甲烷岩石： 2%

大氣組成：氫： 92.4%氦： 7.4%甲烷： 0.2%氨： 0.02%水： ~ 0.4%

土星特徵 ─ 土星表面

高速旋轉下的土星表面

土星的大氣現象土星的大氣現象 氣體名稱氣體名稱 分子式分子式 木星木星 (%)(%) 土星土星 (%)(%)氫氫 HH22 86.1 ± 286.1 ± 2 92.4 ± 2.492.4 ± 2.4

氦氦 HeHe 13.6 ± 13.6 ± 22

7.4 ± 2.47.4 ± 2.4

甲烷甲烷 CHCH44 0.210.21 0.20.2氨氨 NHNH33 0.070.07 0.030.03水水 HH22OO ～～ 0.20.2 ～～ 0.40.4

類木行星東西向風速比較

土星的北極大氣現象土星的北極大氣現象

土星特徵 ─ 土星衛星系統

土星衛星與土星的距離關係

土星特徵 ─ 土星衛星系統

衛星的來源推測衛星的來源推測 與 與 組成組成一、伴隨著行星誕生環繞在行星旋轉盤面的細小物質凝結形成。二、大撞擊釀成的產物。三、捕捉到從旁路過的小星體。

土星衛星的運行土星衛星的運行 有幾組由 有幾組由 2 2 顆或更多顆衛星組成的衛星群，它們顆或更多顆衛星組成的衛星群，它們會同步地共用幾乎相同繞行土星的公轉軌道，它們會同步地共用幾乎相同繞行土星的公轉軌道，它們或許是同一來源。或許是同一來源。所有土星的衛星的公轉都遵守著刻卜勒的行星第二所有土星的衛星的公轉都遵守著刻卜勒的行星第二與第三運動定律。與第三運動定律。土星的衛星公轉方向須由它的來源判斷它繞行的盤土星的衛星公轉方向須由它的來源判斷它繞行的盤面與方向，衛星公轉方向與行星自轉方向一致者稱面與方向，衛星公轉方向與行星自轉方向一致者稱之為「之為「順行順行」、反之稱之為「」、反之稱之為「逆行逆行」。」。所有土星的衛星幾乎所有土星的衛星幾乎僅以相同的面僅以相同的面朝向運行中心點朝向運行中心點上的土星，仿如月球以同一面繞行地球的景觀。上的土星，仿如月球以同一面繞行地球的景觀。土星的衛星公轉運行的方式和軌道，也和土星環的土星的衛星公轉運行的方式和軌道，也和土星環的形狀與分怖有著緊密的關聯。形狀與分怖有著緊密的關聯。軌道相鄰的嬌小衛星常有互換軌道的情況發生。軌道相鄰的嬌小衛星常有互換軌道的情況發生。

土星衛星的運行土星衛星的運行軌道相鄰的兩顆驕小衛星，軌道相鄰的兩顆驕小衛星，內側的衛星會以較快的角速內側的衛星會以較快的角速度追趕接近前方外側的衛星，度追趕接近前方外側的衛星，在兩顆衛星接近的過程中，在兩顆衛星接近的過程中，因著彼此間的重力吸引，減因著彼此間的重力吸引，減低了位在前方的衛星速率、低了位在前方的衛星速率、且加快了位於後方的衛星速且加快了位於後方的衛星速率，而結果造成了它們軌道率，而結果造成了它們軌道的互換。 的互換。

土星衛星的睦鄰面面觀土星衛星的睦鄰面面觀 衛星導引鄰近的行星環的塵埃微粒運行，彷如牧衛星導引鄰近的行星環的塵埃微粒運行，彷如牧羊犬作為。羊犬作為。在環中開出一條自己繞土星公轉的通道環縫、且在環中開出一條自己繞土星公轉的通道環縫、且清理環縫裡的細小塵埃微粒。清理環縫裡的細小塵埃微粒。窄化相鄰兩衛星間的土星環縫。窄化相鄰兩衛星間的土星環縫。生成螺旋狀的「密度波（生成螺旋狀的「密度波（ Density WavesDensity Waves ）」。）」。衛星是鄰近行星環皺褶與波的肇事者。 衛星是鄰近行星環皺褶與波的肇事者。

土星衛星的睦鄰面面觀 土星衛星的睦鄰面面觀 (( 續續 ))有「有「引導衛星引導衛星或或牧者衛星牧者衛星」之」之稱的土衛 稱的土衛 1616 （（ PrometheusPrometheus ，，圖上較近土星者）和僅距離 圖上較近土星者）和僅距離 30 ~ 50 30 ~ 50 公里的土衛 公里的土衛 1717 （（ PandoraPandora ，位於圖上右，位於圖上右下角）造成了鄰近的 下角）造成了鄰近的 F F 環掀環掀起皺褶的波紋現象。 起皺褶的波紋現象。

土星衛星的睦鄰面面觀 土星衛星的睦鄰面面觀 (( 續續 )) 在環中開出一條自己繞土星公轉的通道環縫、在環中開出一條自己繞土星公轉的通道環縫、且清理環縫裡的細小塵埃微粒。且清理環縫裡的細小塵埃微粒。

土星衛星的睦鄰面面觀 土星衛星的睦鄰面面觀 (( 續續 ))

因著衛星的重力因著衛星的重力作用會減低內側作用會減低內側微粒的速度使得微粒的速度使得微粒往內靠；反微粒往內靠；反之，增快外側微之，增快外側微粒的速度使得微粒的速度使得微粒往外軌道移。 粒往外軌道移。

土星衛星的睦鄰面面觀 土星衛星的睦鄰面面觀 (( 續續 ))

兩衛星間的土星環縫裡的塵兩衛星間的土星環縫裡的塵埃微粒，會被內側的衛星加埃微粒，會被內側的衛星加速、增加它們的離心力而略速、增加它們的離心力而略遠離；反之，會被外側的衛遠離；反之，會被外側的衛星減速、降低它們的離心力星減速、降低它們的離心力而略向內靠近，因此使得相而略向內靠近，因此使得相鄰兩衛星間的土星環縫會被鄰兩衛星間的土星環縫會被窄化。窄化。

土星衛星的睦鄰面面觀 土星衛星的睦鄰面面觀 (( 續續 ))

卡西尼號太空船近距離拍攝到在 Keeler 縫中的小衛星造成了它兩側環的波動。

生成螺旋狀的「密度波（ Density Waves ）」。衛星是鄰近行星環皺褶與波的肇事者。

你對你對土星環土星環認識多少？認識多少？

行星環的來源推測行星環的來源推測 伴隨著行星誕生環繞在行星旋轉盤面的細小物質伴隨著行星誕生環繞在行星旋轉盤面的細小物質

伴隨著行星從一團星際雲氣經過凝聚、旋轉、扁平化的伴隨著行星從一團星際雲氣經過凝聚、旋轉、扁平化的行星形成過程，而在距離該行星較遠處，雖然它們都未被行行星形成過程，而在距離該行星較遠處，雖然它們都未被行星吸進去，但仍受到行星強大的重力影響無法逃脫而持續地星吸進去，但仍受到行星強大的重力影響無法逃脫而持續地繞行該行星，成為行星系統的一部分。繞行該行星，成為行星系統的一部分。

潮汐力撕裂疏鬆星體釀成的產物潮汐力撕裂疏鬆星體釀成的產物 環繞在行星體四周的星體，在它面對該行星處所受到行星環繞在行星體四周的星體，在它面對該行星處所受到行星的重力會比背對該行星處所受到的重力來得大，這就會使得的重力會比背對該行星處所受到的重力來得大，這就會使得這個星體造成變形，彷如潮汐的起落，我們稱這種重力的位這個星體造成變形，彷如潮汐的起落，我們稱這種重力的位差為「差為「潮汐力潮汐力」。」。若環繞在行星體四周的星體內部過於疏鬆若環繞在行星體四周的星體內部過於疏鬆而無法抵擋潮汐力的拉扯，則會使得該星體結構全面的瓦解，而無法抵擋潮汐力的拉扯，則會使得該星體結構全面的瓦解，而爆裂成無數細小的物質，繼續環繞著行星呈圓環盤面，這而爆裂成無數細小的物質，繼續環繞著行星呈圓環盤面，這就是行星環。就是行星環。

行星環的來源推測行星環的來源推測 類木行星的旋轉盤面上所殘留的無數細小冰冷物質，可能是伴隨著該行星誕生而保留下來的。

由疏鬆衛星被行星潮汐力撕裂呈行星環的過程想像圖。

土星環的組成土星環的組成

冰冷的雪塊和塵埃組成了絕大部份土星環的想像畫。

卡西尼號太空船偵測分析的土星環組成分子大小。 卡西尼號太空船偵測分析的土星環冰雪組成和塵埃組成。

土星環的運行土星環的運行 土星環是數千條個別獨立的細小土星環是數千條個別獨立的細小環所編織而成，而組成每條細小環環所編織而成，而組成每條細小環上的冰冷雪塊和塵埃都是個自在自上的冰冷雪塊和塵埃都是個自在自己軌道上獨立繞行土星的。當然，己軌道上獨立繞行土星的。當然，位置在內圈者，它們較接近土星、位置在內圈者，它們較接近土星、它們的角速度會比外圈環上的微粒它們的角速度會比外圈環上的微粒來得快，那麼會呈現出何種景觀呢？來得快，那麼會呈現出何種景觀呢？再加上衛星在環的附近運行，對環再加上衛星在環的附近運行，對環中的每一冰雪塊而言，彷如大卡車中的每一冰雪塊而言，彷如大卡車從你身旁呼嘯而過，又會造成什麼從你身旁呼嘯而過，又會造成什麼樣的現象呢？樣的現象呢？彷如星空中神秘的環面大飛輪彷如星空中神秘的環面大飛輪

（（ Ring SpokesRing Spokes ）。）。形成由內圈向外傳遞的「密度波形成由內圈向外傳遞的「密度波（（ Density WavesDensity Waves ）」。）」。由環縫與土星的距離推算，以及太由環縫與土星的距離推算，以及太空船近距離的觀測，得知環的運行空船近距離的觀測，得知環的運行受到鄰近衛星的重力影響而形成受到鄰近衛星的重力影響而形成「「共振現象共振現象」。」。

土星衛星系統帶來的啟示土星衛星系統帶來的啟示 探究仿如小型太陽系行星系統的土星衛星探究仿如小型太陽系行星系統的土星衛星系統，其系統裡快速的各種變化中，可以讓我系統，其系統裡快速的各種變化中，可以讓我們深刻瞭解太陽系的可能來源、演化和預兆未們深刻瞭解太陽系的可能來源、演化和預兆未來的可能發展情景。來的可能發展情景。 一、由衛星與土星環的互動過程中，似乎模一、由衛星與土星環的互動過程中，似乎模擬著行星與周遭星體的互動。擬著行星與周遭星體的互動。 二、由衛星分組繞行土星 公轉的情景，正是二、由衛星分組繞行土星 公轉的情景，正是特洛伊小行星伴隨類木行星繞行太陽的寫照。特洛伊小行星伴隨類木行星繞行太陽的寫照。 三、最近大量地發現離土星稍遠的衛星，可三、最近大量地發現離土星稍遠的衛星，可比擬近來對於庫柏帶附近小行星體的發現。比擬近來對於庫柏帶附近小行星體的發現。

土星環系統模擬太陽系盤面土星環系統模擬太陽系盤面 探究仿如小型太陽系黃道面的土探究仿如小型太陽系黃道面的土星環系統，其系統裡快速的各種變化星環系統，其系統裡快速的各種變化中，可以讓我們瞭解太陽系的可能誕中，可以讓我們瞭解太陽系的可能誕生來源與演化過程發展情景。生來源與演化過程發展情景。 最近發現新土星環的方法，可比照最近發現新土星環的方法，可比照近來對於太陽系外行星體的發現。近來對於太陽系外行星體的發現。 由土星環上生成的共振波動現象，由土星環上生成的共振波動現象，以及環縫與土星的距離關係，或許提以及環縫與土星的距離關係，或許提供了仿如多數行星公轉軌道間的距離供了仿如多數行星公轉軌道間的距離遵守波德定律的機制。遵守波德定律的機制。 由土星環與衛星的互動過程中，似由土星環與衛星的互動過程中，似乎模擬著太陽系小行星體與行星的互乎模擬著太陽系小行星體與行星的互動。左圖示在海王星外的庫柏小行星動。左圖示在海王星外的庫柏小行星帶，它位於太陽系的黃道面上，正是帶，它位於太陽系的黃道面上，正是太陽系裡眾行星繞行太陽公轉的軌道太陽系裡眾行星繞行太陽公轉的軌道盤面，它的外觀像不像土星的環面？盤面，它的外觀像不像土星的環面？

泰坦 泰坦 (Titan(Titan ，土衛 ，土衛 6)6)

伊奧伊奧 歐羅巴歐羅巴 甘尼米德甘尼米德 卡利斯多卡利斯多 泰坦泰坦 月球月球半徑大小半徑大小 (( 公公里里 ))

1830×18191830×1819×1815×1815 　　 15651565 26342634 24032403 25752575 1737.41737.4

質量質量 (10(102222 公公斤斤 ))

8.93168.9316 　　 4.799824.79982 14.818614.8186 10.759310.7593 13.45513.455 7.34837.3483

軌道與行星赤軌道與行星赤道面夾角道面夾角(( 度度 ))

0.040.04 0.470.47 0.210.21 0.510.51 0.330.33 6.686.68

繞行星公轉週繞行星公轉週期 期 (( 地球日地球日 ))1.769141.76914 3.551183.55118 7.154557.15455 16.6890216.68902 15.945415.9454 27.32227.322

大氣最主要組大氣最主要組成成 SOSO22 OO22 OO22 COCO22 NN22 和 和 CHCH44

--

泰坦大小比較泰坦大小比較

類木行星的衛星大小比較類木行星的衛星大小比較

登陸泰坦登陸泰坦

2005年元月順利登陸模擬動畫。 泰坦登陸後想像的地表景觀。

登陸泰坦登陸泰坦

惠更斯登陸過程示意圖

泰坦的組成泰坦的組成 從星體的大小和擁有大氣層的情形看來，泰坦的組成可能和甘尼米德從星體的大小和擁有大氣層的情形看來，泰坦的組成可能和甘尼米德（（木衛 木衛 33 ）、卡利斯多（）、卡利斯多（木衛 木衛 44 ）和崔坦（）和崔坦（ Triton Triton 海衛海衛 11 ）相）相似，約似，約冰水和岩塊冰水和岩塊各占一半。換言之，可能是有約 各占一半。換言之，可能是有約 3400 3400 公里的多公里的多層岩層，包著一個或許還保存熱熔漿狀的核心，外被約 層岩層，包著一個或許還保存熱熔漿狀的核心，外被約 70 70 公里厚公里厚的多種不同冰冷晶體狀態冰水所覆蓋著。由於泰坦的質量密度僅為 的多種不同冰冷晶體狀態冰水所覆蓋著。由於泰坦的質量密度僅為 1.881.88 克克 // 立方公分和甘尼米德（立方公分和甘尼米德（ 1.941.94 克克 // 立方公分）、卡利斯多立方公分）、卡利斯多（（ 1.861.86 克克 // 立方公分）一樣令科學家不得不懷疑它們的岩質核心可立方公分）一樣令科學家不得不懷疑它們的岩質核心可能超過直徑的 能超過直徑的 50%50% 。泰坦地表溫度約 。泰坦地表溫度約 –– 179 0C179 0C ，再加上泰坦有個，再加上泰坦有個尚未被人瞭解的大氣層保護著，地表又有疑似湖泊和火山坑等坑洞地尚未被人瞭解的大氣層保護著，地表又有疑似湖泊和火山坑等坑洞地形，如此的奇特景觀引起科學家的多方重視。形，如此的奇特景觀引起科學家的多方重視。

泰坦地表上發現疑似湖泊和火山坑洞。

泰坦的大氣組成泰坦的大氣組成 泰坦和類地行星表面大氣泰坦和類地行星表面大氣主要成分：（主要成分：（表內表內 [ ][ ]數字表示百分比數字表示百分比））水星水星 金星金星 地球地球 火星火星 泰坦泰坦

OO22   [42]    [42]

Na    [29]Na    [29]HH22    [22]    [22]

He    [6]He    [6]K      K      [0.5][0.5]

COCO22   [96.5]    [96.5]

NN22      [3.5]      [3.5]

HH22O   [0.01]O   [0.01]

Ar      Ar      [0.007][0.007]　　

NN22        [78.084] [78.084] OO22        [20.946][20.946]HH22O   [1]O   [1]

Ar      Ar      [0.934][0.934]COCO22   [0.035   [0.035]]

COCO22  [95.32]   [95.32]

NN22     [2.7]     [2.7]

Ar     [1.6]Ar     [1.6]OO22     [0.13]     [0.13]

CO   [0.08]CO   [0.08]HH22O  [0.006]O  [0.006]

NN22   [82 - 99]    [82 - 99]

Ar    [1 - 6]Ar    [1 - 6]CHCH44 [1 - 6] [1 - 6]

HH22 [0.0002] [0.0002]

CO  [0.00002CO  [0.00002]]CCmmHHnn 微量微量HCHCmmHHnn 微微量量COCO22 微量微量

泰坦的大氣層景觀泰坦的大氣層景觀

薄霧籠罩下的泰坦大氣景觀。

泰坦大氣上方所觀測到的乙烷雲層景觀。 泰坦北極上空所觀測到的紅塊景觀。

泰坦與地球的大氣層比較泰坦與地球的大氣層比較

泰坦上海洋或湖嗎？有湖水！

泰坦的地表景觀

北方的湖泊區

地球外生命的搜尋地球外生命的搜尋Stanley Miller Stanley Miller 和 和 Harold Urey Harold Urey 推測有推測有機分子組成的來源機分子組成的來源 所有生命的素材都來自於太空？所有生命的素材都來自於太空？隕石上的有機殘留物隕石上的有機殘留物 Jason Dworkin Jason Dworkin 實驗實驗彗星帶來的驚奇彗星帶來的驚奇

地球外生命起源的搜尋史地球外生命起源的搜尋史 早期生物科學家將能找尋到有機物，視同就是找早期生物科學家將能找尋到有機物，視同就是找到生物跡象的神聖。然而在化學家的眼中，僅視有機物到生物跡象的神聖。然而在化學家的眼中，僅視有機物為一些含碳、氫的化合物。直到 為一些含碳、氫的化合物。直到 1960 1960 年代，星球化年代，星球化學家從來自外太空的隕石中，學家從來自外太空的隕石中，發現有機物的存在發現有機物的存在，而讓，而讓人懷疑外太空是否真的有生物存在？人懷疑外太空是否真的有生物存在？ 到了 到了 1970 1970 年代，因為天文望遠鏡的改進和觀測年代，因為天文望遠鏡的改進和觀測上的許多重大天文現象的發現，使得天文化學家發覺到上的許多重大天文現象的發現，使得天文化學家發覺到暗星雲中充斥著氨 暗星雲中充斥著氨 (NH(NH33 ) ) 、一氧化碳 、一氧化碳 (CO)(CO) 、、 CSCS 、、CH-CH- 、、 OH- OH- 等有機化合物。等有機化合物。換言之，換言之，宇宙間有機物的宇宙間有機物的存在是和造星運動一樣的普遍，太空中處處應該都有有存在是和造星運動一樣的普遍，太空中處處應該都有有機物的存在。機物的存在。但這些有機物難道和生物的起源沒有任何但這些有機物難道和生物的起源沒有任何一點關係？一點關係？彗星會不會帶給地球新生命彗星會不會帶給地球新生命？ ？

地球外生命起源的搜尋史地球外生命起源的搜尋史（續）（續） 1980 1980 年代，天文化學家、天文生物學家們，期盼能從周年代，天文化學家、天文生物學家們，期盼能從周期性造訪的哈雷彗星尾巴中找尋些有機物和生命的蛛絲馬跡關連期性造訪的哈雷彗星尾巴中找尋些有機物和生命的蛛絲馬跡關連性，他們從哈雷彗星尾巴的氣體中分析出氨基酸、性，他們從哈雷彗星尾巴的氣體中分析出氨基酸、 HCHC2n+12n+1NN 等等有機體。這不禁讓人想到，彗星會不會是在行星演化的早期就不有機體。這不禁讓人想到，彗星會不會是在行星演化的早期就不斷地帶來生物的起源所需的素材。之後，研究人員分析發現從生斷地帶來生物的起源所需的素材。之後，研究人員分析發現從生成有 成有 46 46 億年之久而於 億年之久而於 1969 1969 年落到澳大利亞的 年落到澳大利亞的 Murchison Murchison 隕石、和約同樣是在 隕石、和約同樣是在 46 46 億年前生成而於億年前生成而於 18641864年墜在法國的 年墜在法國的 Orgueil Orgueil 隕石中找到有機組成，這些從早期來隕石中找到有機組成，這些從早期來到地球、相信至今仍未被汙染的隕石中擷取獲得的有機物，包涵到地球、相信至今仍未被汙染的隕石中擷取獲得的有機物，包涵著早期生物所需的所有核酸，不但種類繁多且是早期地球大氣無著早期生物所需的所有核酸，不但種類繁多且是早期地球大氣無法找著的。法找著的。它們含有組成我們基因所須需要的氨基化物、和其他它們含有組成我們基因所須需要的氨基化物、和其他生物所必須的重要化合成份，生物所必須的重要化合成份，如酮、羰基 如酮、羰基 (-COOH) (-COOH) 酸、氨基酸、氨基化物和奎寧等維持生命生化反應中不可或缺的多樣性有機物。右化物和奎寧等維持生命生化反應中不可或缺的多樣性有機物。右下圖是 下圖是 4.5 4.5 克的 克的 Murchison Murchison 隕石樣本，左圖薄膜狀小囊隕石樣本，左圖薄膜狀小囊胞是利用紫外光從 胞是利用紫外光從 Murchison Murchison 隕石樣本上發現的有機殘留物隕石樣本上發現的有機殘留物發光現象。發光現象。

從彗星蒐尋到生命的成分訊息從彗星蒐尋到生命的成分訊息 針對百武彗星上所觀測到的針對百武彗星上所觀測到的氫和氘氫和氘 (( 或稱或稱為重氫為重氫 ) ) 比率加以計算，發現其比率 比率加以計算，發現其比率 (0.016 %)(0.016 %) 和地球上的比率 和地球上的比率 (0.015 %) (0.015 %) 很接近，而比 木星或土星等行星上的氫與氘比很接近，而比 木星或土星等行星上的氫與氘比率 率 (0.0015 %) (0.0015 %) 大上大上 10 10 倍。可見地球能倍。可見地球能有如此多的水份，和地球形成過程中，某一時有如此多的水份，和地球形成過程中，某一時期內有眾多彗星落到地球的說法是有依據期內有眾多彗星落到地球的說法是有依據的。的。 1996 1996 年 年 9 9 月 月 26 26 日，美國太空總署日，美國太空總署的「極地號 的「極地號 (POLAR)(POLAR) 」太空船傳回以紫外光」太空船傳回以紫外光所攝得的照片，照片清楚地顯示一顆仿如房子所攝得的照片，照片清楚地顯示一顆仿如房子般大小的小彗星衝入地球大氣層時即裂開，約般大小的小彗星衝入地球大氣層時即裂開，約在地球表面在地球表面上空 上空 960 960 至 至 24,000 24,000 公里公里處化處化為水蒸氣雲。記載的影像資料顯示，經常會有為水蒸氣雲。記載的影像資料顯示，經常會有許多如此的外太空物體進入大氣層，增加了地許多如此的外太空物體進入大氣層，增加了地球的水源，並提供可能是地球生命基礎的有機球的水源，並提供可能是地球生命基礎的有機化合物。化合物。 1988 1988 年提出「宇宙雨」理論的愛荷年提出「宇宙雨」理論的愛荷華大學物理學教授富蘭克表示，這種較為溫和華大學物理學教授富蘭克表示，這種較為溫和而可能包含簡單有機化合物的「而可能包含簡單有機化合物的「宇宙雨宇宙雨」，也」，也可能 滋潤了地球生命的發展。上圖照片是極地可能 滋潤了地球生命的發展。上圖照片是極地號太空船傳回以紫外光所攝得小彗星衝入地球號太空船傳回以紫外光所攝得小彗星衝入地球大氣層的照片。大氣層的照片。

所有生命的素材都來自於太空？所有生命的素材都來自於太空？ Astronomy Astronomy 期刊 期刊 2002 2002 年年登出 登出 Joe AlperJoe Alper 「來自外太空「來自外太空的訪客」一文，指出「的訪客」一文，指出「最近的天最近的天文觀測證據顯示，地球生物演化文觀測證據顯示，地球生物演化的特殊化學組成主要是來自於太的特殊化學組成主要是來自於太空空」的論點。自從有了」的論點。自從有了無線電波無線電波天文學天文學的觀測開始，天文學家就的觀測開始，天文學家就不斷地觀測到不斷地觀測到複雜的化學成分複雜的化學成分。。由初始發現簡單的氫、氦、碳、由初始發現簡單的氫、氦、碳、鐵、氯化鋁和氧化鐵磁物等原子鐵、氯化鋁和氧化鐵磁物等原子與分子結構。接著，天文化學家與分子結構。接著，天文化學家更進一步地偏重注意到主要含有更進一步地偏重注意到主要含有碳、氫、氧和氮等分子合成的有碳、氫、氧和氮等分子合成的有機物， 同時研究者開始確認一機物， 同時研究者開始確認一些原子自然地形成獨特的有機體，些原子自然地形成獨特的有機體，甚至如同在地球上發現的較大有甚至如同在地球上發現的較大有機分子結構。機分子結構。

在 在 Murchison Murchison 隕石上隕石上找到的有機成分。找到的有機成分。

太空裡發現了多環芳香碳氫化合物太空裡發現了多環芳香碳氫化合物 首先於 首先於 1973 1973 年被美國太空年被美國太空總署 總署 (NASA) (NASA) 天文學家 天文學家 Lou Lou Allamandola Allamandola 和他的同仁們和他的同仁們注意到，歷經近 注意到，歷經近 20 20 年的分析，年的分析，現在從太空裡的一系列化學偵現在從太空裡的一系列化學偵測，從測，從氨基酸醇類氨基酸醇類到到複雜的多複雜的多環芳香碳氫化合物 環芳香碳氫化合物 (PAHs)(PAHs) 都被偵測到，這些 有機物分子都被偵測到，這些 有機物分子結構 和在地面上從碳或石油中結構 和在地面上從碳或石油中找到的相似。天文學家確認這找到的相似。天文學家確認這些有機分子結構乃是依據它們些有機分子結構乃是依據它們對於紅外光譜中某些不連續譜對於紅外光譜中某些不連續譜線的吸收觀測結果。線的吸收觀測結果。

PAHs 分子模型結構，紅色的表示氧原子 O 、深灰藍色的表示碳原子 C 、灰白色的表示氫原子 H 。

隕石上的有機殘留物隕石上的有機殘留物

從生成有從生成有 46 46 億年之久而億年之久而 1969 1969 年落到澳大利亞的年落到澳大利亞的「「 Murchison Murchison 隕石隕石」、和約同樣是在 」、和約同樣是在 46 46 億年前生成而於 億年前生成而於 1864 1864 年墜在法國的「年墜在法國的「 Orgueil Orgueil 隕石隕石」中找到有機組成，這些」中找到有機組成，這些從早期來到地球、相信至今仍未被汙染的隕石中擷取獲得的有機從早期來到地球、相信至今仍未被汙染的隕石中擷取獲得的有機物，包涵著早期生物所需的所有核酸，不但種類繁多且是早期地物，包涵著早期生物所需的所有核酸，不但種類繁多且是早期地球大氣無法找著的。它們含有組成我們基因所須需要的氨基化物、球大氣無法找著的。它們含有組成我們基因所須需要的氨基化物、和其他生物所必須的重要化合成份，如酮、羰基酸、氨基化物和和其他生物所必須的重要化合成份，如酮、羰基酸、氨基化物和奎寧等奎寧等維持生命生化反應中不可或缺的多樣性有機物維持生命生化反應中不可或缺的多樣性有機物。上右圖是 。上右圖是 4.54.5克的 克的 Murchison Murchison 隕石隕石樣本，上左圖薄膜狀小囊胞是利用樣本，上左圖薄膜狀小囊胞是利用紫外光從 紫外光從 Murchison Murchison 隕石隕石樣本上發現的有機殘留物發光現象。樣本上發現的有機殘留物發光現象。

隕石中發現了多糖體與醇類隕石中發現了多糖體與醇類 2001 2001 年研究人員更進一步地在 年研究人員更進一步地在 Murchison Murchison 隕石內部又有了新隕石內部又有了新的驚人發現，他們發現隕石內部的驚人發現，他們發現隕石內部含有含有多糖體多糖體和類似芳香族的和類似芳香族的吡啶吡啶羰基酸羰基酸兩種與生命有關的分子。兩種與生命有關的分子。也發現在多糖體中也發現在多糖體中 C13 / C12 C13 / C12 、、 氘 氘 / / 氫 氫 等分子同位素的比等分子同位素的比率， 這些來到地球隕石中未被污率， 這些來到地球隕石中未被污染的分子同位素比率，顯示染的分子同位素比率，顯示原始原始生物所需的多糖體與醇類，生物所需的多糖體與醇類，在星在星際間產生的機率遠比地球上形成際間產生的機率遠比地球上形成的機會來得大的機會來得大。。 1969 1969 年落到澳大利年落到澳大利亞的 亞的 Murchison Murchison 隕隕石。石。

冰封的 冰封的 Tagish Tagish 湖隕石新發湖隕石新發現現 2000 2000 年 年 1 1 月 月 18 18 日才於哥日才於哥倫比亞上空碎裂成 倫比亞上空碎裂成 500 500 多塊而掉多塊而掉落入 落入 Tagish Tagish 湖的隕石樣本。首湖的隕石樣本。首先獲得先獲得隕石中含有隕石中含有氨基酸氨基酸的認知，的認知，接著發現接著發現雙羰基酸雙羰基酸，，以及生物重要以及生物重要分子種類，分子種類，如苯基雙羰基酸和類似如苯基雙羰基酸和類似芳香族的吡啶衍生物如菸鹼酸等。芳香族的吡啶衍生物如菸鹼酸等。歷經過碳同位素的分析，確認出歷經過碳同位素的分析，確認出這這些分子是在太空中形成的，而不是些分子是在太空中形成的，而不是在地球上生成的。在地球上生成的。這 這 Tagish Tagish 湖湖隕石似乎保存著太陽系早期聚積和隕石似乎保存著太陽系早期聚積和逐漸產生的有機物質，包括泡狀由 逐漸產生的有機物質，包括泡狀由 60 60 個碳原子組成的大碳分子 個碳原子組成的大碳分子 CC6060 ，，以及包含惰性氣體氦和氬，以及包含惰性氣體氦和氬，其存在其存在的比率在地球上的任何材質內是未的比率在地球上的任何材質內是未曾見過，但是相對的比率值在星際曾見過，但是相對的比率值在星際氣體和塵埃雲中都可發現。氣體和塵埃雲中都可發現。

Miller-Urey Miller-Urey 實驗實驗 1953 1953 年，兩位年，兩位芝加哥大學化學家史芝加哥大學化學家史丹利密勒（丹利密勒（ Stanley Stanley MillerMiller ）和 ）和 Harold Urey Harold Urey 推測推測原始地球生物的有機原始地球生物的有機化學分子組成，可能化學分子組成，可能是來自在閃電過程中是來自在閃電過程中的產物。的產物。 另一 另一 Miller-Miller-Urey Urey 實驗靈巧地以實驗靈巧地以紫外光 紫外光 照射替代閃電照射替代閃電的過程，進一步的實的過程，進一步的實驗條件得到了生物分驗條件得到了生物分子結構，如多糖體、子結構，如多糖體、核酸和 核酸和 PorphyrinsPorphyrins 。。

Jason Dworkin Jason Dworkin 實驗實驗 在所有的環境裡，導致化學反應的進在所有的環境裡，導致化學反應的進行必須的條件，是要有足夠能量的供應。在行必須的條件，是要有足夠能量的供應。在地面上實驗室裡，大多數的化學反應依賴於地面上實驗室裡，大多數的化學反應依賴於加熱加熱；但在冰冷的；但在冰冷的太空中則紫外輻射提供著太空中則紫外輻射提供著相同的效果相同的效果，甚至更佳，因為紫外光本身就，甚至更佳，因為紫外光本身就是高能量的輻射。美國太空總署太空化學家 是高能量的輻射。美國太空總署太空化學家 Jason Dworkin Jason Dworkin 和他的研究伙伴成功地和他的研究伙伴成功地顯示出紫外光促成一系列化學反應驚人的產顯示出紫外光促成一系列化學反應驚人的產物。他們在約 物。他們在約 15 K (15 K (約為約為–– 257 257 00C ) C ) 溫度下，混合了水、甲醇、氨和一氧化碳，溫度下，混合了水、甲醇、氨和一氧化碳，經紫外光照射 經紫外光照射 2 2 天而造出了一堆相似於天而造出了一堆相似於彗星中發現的星際冰。由此可見，彗星中發現的星際冰。由此可見，恆星熱融恆星熱融合反應過程所輻射的合反應過程所輻射的紫外光紫外光，可能是冰冷的，可能是冰冷的太空中有機化學反應的機制。太空中有機化學反應的機制。 Jason Jason DworkinDworkin 進一步地將殘留物溶於水中，發進一步地將殘留物溶於水中，發現有不尋常的滴狀形成 現有不尋常的滴狀形成 (( 如右圖如右圖 )) ，分析，分析這些小圓滴狀物分子組成，它們是一端呈水這些小圓滴狀物分子組成，它們是一端呈水溶性、另一端為油性，仿如生物 溶性、另一端為油性，仿如生物 (( 除了病除了病毒毒 ) ) 的細胞薄膜之構成分子。本質上，的細胞薄膜之構成分子。本質上，顯顯示地球上生命的基本構成薄膜可能來自於冰示地球上生命的基本構成薄膜可能來自於冰冷的星際化學反應冷的星際化學反應 。 。

在冰冷的太空中則紫外輻射提供著高能量的輻射。 Jason Dworkin 成功地促成一系列化學反應驚人的產物。造出了一堆相似於彗星中發現的星際冰。

行星系統裡可能的生命起源素材來源機制行星系統裡可能的生命起源素材來源機制 生命起源的有機物素材，可能是伴隨著所在恆星的生命起源的有機物素材，可能是伴隨著所在恆星的形成、和持續穩定的紫外光輻射，造就了充滿星際間的形成、和持續穩定的紫外光輻射，造就了充滿星際間的有機分子分布。依據天文物理學家們的推測，太陽並不有機分子分布。依據天文物理學家們的推測，太陽並不是一顆原恆星，而是由原本在此處附近發生超新星爆發是一顆原恆星，而是由原本在此處附近發生超新星爆發殘留雲氣所凝聚而成的二代恆星，原本超新星爆發所產殘留雲氣所凝聚而成的二代恆星，原本超新星爆發所產生達以百計的各種元素充斥在我們周遭，在紫外光照射生達以百計的各種元素充斥在我們周遭，在紫外光照射下，可能化合出各種與生命有關聯的有機化合物，如多下，可能化合出各種與生命有關聯的有機化合物，如多環芳香碳氫化合物 環芳香碳氫化合物 (PAHs)(PAHs) 。。 水在星際間各種有機化學反應中，扮演觸媒促進化學鏈結合的重要地位。

彗星帶來的驚奇彗星帶來的驚奇 美國 美國 Arizona Arizona 州立大學化學家 州立大學化學家 Sandra Sandra Pizzarello Pizzarello 推斷，星際間不同的環境將產生不同的有機化合推斷，星際間不同的環境將產生不同的有機化合物。這些化學反應的環境可能發生在巨大的星際塵埃雲氣中，也物。這些化學反應的環境可能發生在巨大的星際塵埃雲氣中，也可能是在新恆星誕生的鄰近處發生。之後，藉著星際間遊走的彗可能是在新恆星誕生的鄰近處發生。之後，藉著星際間遊走的彗星，將這些有機化合物帶到各個行星的附近，而這些有機物也參星，將這些有機化合物帶到各個行星的附近，而這些有機物也參與著各個行星的演化。因此，各個行星與地球有著相同保有各種與著各個行星的演化。因此，各個行星與地球有著相同保有各種不同的有機化合物的條件。不同的有機化合物的條件。 為什麼在地球上的生物，有著如此壓倒性地選擇使用為什麼在地球上的生物，有著如此壓倒性地選擇使用『『左旋左旋 』 』(heft-handedness) (heft-handedness) 分子勝過分子勝過『『右旋右旋 』』的分子？到底是生的分子？到底是生物有機體已發展出它們製造蛋白質時只是運用著左旋氨基酸，還物有機體已發展出它們製造蛋白質時只是運用著左旋氨基酸，還是僅由左旋氨基酸才能自然地形成蛋白質？生命的逐步形成僅運是僅由左旋氨基酸才能自然地形成蛋白質？生命的逐步形成僅運用著左旋氨基酸，是導因於右旋的氨基酸形式逐漸消失，或是因用著左旋氨基酸，是導因於右旋的氨基酸形式逐漸消失，或是因為生命的開始時，最盛行的就是採用左旋氨基酸來製造蛋白質呢？為生命的開始時，最盛行的就是採用左旋氨基酸來製造蛋白質呢？對於以往數年間天體化學家而言，左旋氨基酸分子結構多於右旋對於以往數年間天體化學家而言，左旋氨基酸分子結構多於右旋結構的發現是一件極為重要的問題，在太空星際間紫外光 的自結構的發現是一件極為重要的問題，在太空星際間紫外光 的自然偏振，看來似乎驅動著化學反應偏袒左旋氨基酸分子結構多於然偏振，看來似乎驅動著化學反應偏袒左旋氨基酸分子結構多於右旋結構，在太空中形成的分子結構在生命開始時，可能曾經就右旋結構，在太空中形成的分子結構在生命開始時，可能曾經就是使平衡偏向於左旋氨基酸分子結構 。是使平衡偏向於左旋氨基酸分子結構 。

生物與文明孕育初期的可能存活之地生物與文明孕育初期的可能存活之地

上圖右下方是最近在上圖右下方是最近在墨西哥南部猶加敦半島墨西哥南部猶加敦半島下方 下方 30 30 公尺處，洞窟潛水人員正在測繪世公尺處，洞窟潛水人員正在測繪世界最長的地下河流。 更重要的是他們正在揭開一個脆弱生態系的神祕，它曾經主導著過界最長的地下河流。 更重要的是他們正在揭開一個脆弱生態系的神祕，它曾經主導著過去一萬年來去一萬年來馬雅人馬雅人聚居分布的共同線索， 這個生態系統在完全被現代世人知曉前可能已聚居分布的共同線索， 這個生態系統在完全被現代世人知曉前可能已經被毀。地下河系中最大的被稱之為「經被毀。地下河系中最大的被稱之為「歐西貝哈歐西貝哈」， 其迷宮般的水道估計長達 」， 其迷宮般的水道估計長達 700 700 公里， 在地下一片三角地帶內蜿蜒，相對於地面上即是休閒城市公里， 在地下一片三角地帶內蜿蜒，相對於地面上即是休閒城市坎昆市坎昆市、 馬雅人過去、 馬雅人過去的沿岸貿易中心的沿岸貿易中心圖盧姆城圖盧姆城以及內地馬達遺址以及內地馬達遺址卡柏城卡柏城。 。

上圖右上方 木星 的衛星 歐羅巴 (Europa) 的地表景觀， 你會有著什麼樣的看法？ 歐羅巴上到底有沒有生物存活著？ 一直是天文學家在搜尋 外星生物足跡 的焦點之一。最近兩年來， 卡西尼號環繞器 對於 土星 的 衛星 密集的近距離觀測，活躍地表變化的 土衛 2 (Enceladus) 和大氣層充斥有機化合物的 土衛 6 (Titan) ，是天文生物學家在搜尋地球外生物的新焦點。

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