天空 海岸線 及其他

    最新一期nature刊登了一篇文章，描述他們如何測定地球大氣的原子分子光譜。

http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7248/full/nature08050.html

    故事要這樣說起。

    閃耀在夜空中的星星，人們除了讚嘆他的美好，也對事物的本質感到好奇。會想知道，究竟是什麼產生了這醉人的星芒。對於某個像太陽那樣會發光發熱的恆星，人們拿望遠鏡對著他，接收他發出的光線。藉由分析這光線的分子原子光譜，可以了解其組成成分。直接而簡單。

　　那下一個問題來了。如果我們想知道太陽系外的行星大氣組成成分，那該怎麼辦？行星自己不會發光。這些行星昏暗到望遠鏡也無法直接看到他們。我們只能藉由一些間接的證據去推論他們的存在。說一個看不到的東西存在，竟然還要胡謅什麼他的組成成分？聽起來很可笑。

　　但這就是科學迷人之處。

　　這些行星各自繞著自己的恆星公轉。科學家把望遠鏡再一次瞄準那會發光發熱的恆星，等待行星運行至恆星的前方時，拍下當時的光譜，與平時的恆星光譜兩相比較後發現前者多出了一些原本沒有的譜線。這些新的譜線自然就來自於看不見的行星。後方恆星發出的光線照耀到行星表面的物質，帶上了他們的訊息傳到地球上。所以，即使我們看不到那昏暗的行星，還是能知道他們的組成成分！

　　那，我們的地球呢？我們沒辦法把望遠鏡指著自己。要用同樣的方法測量，得把望遠鏡搬到外太空夠遠的地方，等待地球運行過太陽表面時拍攝下太陽光譜。沒有那麼多錢做這種事。這篇文章提供了一個聰明的方法可以在地球上就測得地球大氣光譜。

　　作者在去年八月月全食的時候,把望遠鏡指向月球表面收集微弱的反射光。月全食時，太陽，地球，月球成一直線，地球在中間，月球運行到地球的影子裡因而變黑暗。但此時仍有些許微弱的太陽光掠過地球照耀在月球表面上。這些光線穿過地球大氣，經月球表面反射再到達地面上的望遠鏡，就含有了地球大氣的資訊。將此時收集到的光線與平時的太陽光譜作比對，就可以得到我們想要的地球大氣光譜。

　　他做了跟別人一模一樣的事，只不過是在外太空多放了一面大鏡子，這面鏡子叫月亮。

    很簡單的想法，也很容易實行。有那麼多的月食，那麼多機會，卻從來沒有一個人在那個時刻把望遠鏡對準月球。他想到，他做了，於是他成功。這麼美好的故事聽起來像在科普書或科學家傳記裡才會發生，不該存在於二十一世紀，被貴重儀器的軍備競賽主宰的年代。因此這份研究工作更顯得浪漫。他突破重圍，提醒我們，科學問題不是非得用錢才能解決。

    人們遇到困難，最簡單的念頭就是製造更精良的機器，期待下一世代的儀器能進一步幫助我們探究世界的本質。於是一項又一項的大型計畫就在這樣的概念下施行。所以要盡可能爭取經費，要有很多人扮演大計畫下的小螺絲釘，用比別人多的金錢和時間買下別人買不到的新發現。

    但這樣有趣嗎？

    Simple, easy, and elegant。這才是科學迷人之處。