【人物專訪】「卡西尼號是我的養分!」曾瑋玲的土星研究冒險

●11/18 曾瑋玲老師主講:「離開地球之後,你會在火星嗎?」點此報名

採訪、撰文|趙軒翎

今(2017)年9月,繞行土星觀測的太空船卡西尼號墜入土星大氣層,結束它在土星系統後長達13年的任務。「卡西尼真的是我博士班論文全部的養分!」臺灣師範大學地球科學系助理教授曾瑋玲這麼說,卡西尼號對她而言就像是多年的研究夥伴般,充滿著深厚的革命情感。

●與卡西尼號的十三年情感

卡西尼-惠更斯號(Cassini–Huygens)是由美國太空總署(NASA)與歐洲太空總署(ESA)共同建造的無人太空船,其中卡西尼號進入環繞土星的軌道,而惠更斯號則在土星的其中一顆衛星土衛六(或稱泰坦)登陸。2004年卡西尼號進入土星系統時,剛好是曾瑋玲決定繼續在中央大學天文研究所攻讀博士學位的那一年,而她的指導教授葉永烜老師就是當時卡西尼號探索任務的發起人之一,讓她在因緣際會跟上了這波土星研究的熱潮。

她和葉老師透過卡西尼號攜帶的儀器「離子和中性分子質譜儀」(Ion and Neutral Mass Spectrometer,簡稱INMS)研究土星與其衛星的大氣,他們不僅想知道大氣的化學組成,也想去解釋觀測到的大氣變化。他們試著建立科學理論模型,透過不同的數值分析去測試,期待解碼大氣在不同經度與緯度上的動態變化與哪些因素有關。

直到現在曾瑋玲仍持續分析卡西尼號最後回傳的數據。她說,以前怕撞到土星環,造成機身損毀無法繼續執行任務,卡西尼號只會飛在土星環的外圍。因此在最後一個階段,卡西尼號結束任務墜入土星前,成為它最靠近土星主環的時刻。再近一點、再近一點,雖然卡西尼號每前進一點就越接近它墜毀的時刻,不過這個最終任務的每分每秒收集到的數據,都將是它為天文學家帶來新的資訊。曾瑋玲也說,她與研究團隊先前已針對土星環的氣體狀況進行模擬,藉由這次的觀測數據也能幫助團隊比較、修改模型中的數據,讓模型更接近真實的土星環狀況。

●彗星是第一個研究夥伴

不過,研究土星並非曾瑋玲當時預計主攻的方向。

最早在她大三進入實驗室做專題研究時,她研究的主題是彗星。當時她跟著師大地科系管一政教授,透過電波望遠鏡接收到的觀測光譜來研究彗星噴發出的氣體。他們分析這些氣體的化學組成,並與太陽系其他星體互相比較。

只是,彗星噴發出氣體的化學組成為什麼會引起天文學家的興趣?曾瑋玲說,彗星離太陽遠,長期處在低溫的環境,讓它不容易起化學變化,也因此更容易保有太陽系形成初期的原始狀態。從了解這些彗星,就有可能更了解太陽系形成的始末。

除此之外這個研究也與地球有關,天文學家根據太陽系的理論,計算出地球在目前的軌道所能保存下來的水,只是計算出的水量遠少於實際上地球擁有的水。那麼地球上的水又是從哪裡來?曾瑋玲說,有一派說法猜測這些水來自於充滿水冰的彗星,然而是否真的如此,天文學家還在努力找答案。

●卡西尼、羅賽塔任務終結 期盼下一個計畫

近幾年來大家最受矚目的彗星研究,莫過於由歐洲太空總署(ESA)主導的太空船「羅賽塔號」(Rosseta)。曾瑋玲博士班入學的2004年,正好也是羅賽塔號啟程的時刻,不過接下來它花了整整十年2014年才飛向它的目標彗星67P/C-G。葉永烜老師一句「你總不想要博士班唸十年才能畢業吧!」敲醒了曾瑋玲以羅賽塔號數據為研究主題的美夢,也讓她轉換方向研究土星。即使如此這些資料仍在十年之後,等到曾瑋玲重回師大地科系任教後輾轉來到她手上。

不過,羅賽塔號太空船也於2016年9月30日結束它的任務。這兩個與自己天文求學生涯相當關係緊密的兩艘太空船,都恰好在近幾年結束任務,曾瑋玲說對它們真的很有感情,雖然有些落寞,不過她更期待接下來能有更多新的觀測計畫順利啟航。她舉例來說,歐洲太空總署接下來預計推出前往木星系統的太空船JUICE(JUpiterICy moons Explorer),或是前往疑似有生命體的土衛六「泰坦」的探測計畫等,都相當值得期盼。

●在數據海中找到興趣

選擇走上天文這條路,曾瑋玲笑說自己是被《牛頓》雜誌上精美的天文照片騙了。她說自己不像是許多學天文的朋友從小就對觀星很有興趣,一直要到高中的地科課讀到天文相關的課程,才啟發了她對天文的興趣,進而讓她去看《牛頓》等科普雜誌和聽天文的科普演講。

在真正進入天文研究後,曾瑋玲所做的研究大多是沒有美麗可見光影像的觀測數據,與當初吸引自己的天文照片迥異,但她卻也甘之如飴。她說自己似乎對數據的變化比較敏感,也覺得能從數據中看見這些趨勢變化是一件很有趣的事。

●選擇所愛並且相信自己

現在身為老師的她,總希望學生們能夠真的選擇自己有興趣的領域去探索,而不是一味選擇那些「父母希望你唸」或「唸出來就有工作」的科系。「世界變化很大,不要把自己的眼光縮小了。」

而針對那些已經進入科學領域的學生們,曾瑋玲則是期許大家要「相信自己」,並懂得「適度宣洩壓力」。剛開始唸研究所時,她曾因為研究結果與其他人發表的學術論文結果不同而懷疑自己,卻因此被指導老師葉永烜念了一頓。她回憶葉永烜老師告訴她,當你每一步都確實做到了,你就應該相信自己的結果,「如果連自己都不相信自己的結果,誰會相信你?」

而她也說,科學研究是一條競爭激烈的路,遇到挫折是在所難免,只是遇到挫折後還是要能繼續往前走,這才是重要的。「在這領域能成功的不一定是最優秀的,除了優秀之外心理素質的抗壓性也是很重要的。」

●11/18 曾瑋玲老師主講:「離開地球之後,你會在火星嗎?」點此報名

 

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