Sciscape科景新聞_20080320_卡西尼號新發現：土衛六泰坦可能有地下海洋！

　　卡西尼號利用雷達測量土衛六泰坦（Titan）的地表特徵來推測其自轉速度的變化，找到支持泰坦可能有地下海洋的證據！ 　　 　

　　卡西尼號【註一】在2005年10月至2007年5月間，利用合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）穿透泰坦濃厚且富含甲烷的大氣霧霾所獲得的影像資料，讓科學家們可以辨識泰坦地表的地形特徵（包含湖泊、峽谷以及山脈）、並標定其位置。由於其中有19個區域有超過一次的觀測紀錄，因此研究人員可以比較區域內的地標其前後的雷達觀測資料。他們發現這些地標有系統地位移約30公里，若非有地下海洋存在，很難解釋泰坦的地殼如何能輕易地脫離內部地核、而有此一致的漂移。這項研究成果由John Hopkins大學應用物理實驗室的Ralph Lorenz等人發表在2008年3月21日的「科學」（Science）期刊上。 　　

　　分析這些數據，科學家推算泰坦有0.3度的自轉傾角、自轉的速度比同步自轉（synchronous rotation，永遠以同一面面對土星）每年快了0.36度。然而其自轉速度並非保持不變，因為大氣與泰坦地殼間有角動量的交換，又全球大氣循環方向受到季節變換的影響，因此，泰坦的自轉速度會隨季節而改變。但若沒有地下海洋的存在，轉速的變化會很小甚至是不存在。在觀測期間（2004-2006年）恰好是泰坦北半球的冬天，若卡西尼能夠延長任務十年，觀察到泰坦春天（2009年）及北半球夏天（2016-2017年）【註二】的自轉速度變化，將能夠驗證這個理論。 　　

　　科學家們推測地下海洋大約位在泰坦地表下70公里處，若能確認地下海洋的存在，再加上泰坦的表面富含有機物質，對天文生物學家而言，泰坦儼然成為一個相當具有吸引力的研究目標，它將能幫助我們瞭解有機物質如何能在冰衛星形成，而地下海洋是否為合適生命演化的環境。

【註一】卡西尼－惠更斯（Cassini-Huygens）任務是由美國太空總署（NASA）、歐洲太空總署（ESA）以及義大利太空總署（ASI）所共同合作的一項計畫，於1997年10月15日發射，2004年6月30日進入土星軌道，2004年12月24日釋放惠更斯號探測器，惠更斯號於2005年1月14日登陸土衛六泰坦。卡西尼號是第一艘進入土星軌道研究土星系統（包含土星環及其衛星）的太空船，惠更斯號更是第一艘登陸其他行星的衛星的探測器。

【註二】當星體的自轉軸與公轉太陽時的軌道面有交角時，使得太陽直射在星體表面位置產生變化而帶來四季。四季的變化週期與公轉週期有關。泰坦有0.3度的自轉傾角，並跟隨土星繞太陽公轉，所以泰坦四季更迭的時間與土星大致相同，皆為土星公轉一圈的時間29.46年，和泰坦的自轉週期16天比起來真是久了許多。土星北半球上次的冬天發生在2002年，2009年則是土星北半球的春天，2016-2017年左右則會是北半球的夏天。

原始論文
Ralph D. Lorenz et al., "Titan's Rotation Reveals an Internal Ocean and Changing Zonal Winds", Science, 319, 1649 (2008)
Christophe Sotin & Gabriel Tobie, "Titan's Hidden Ocean", Science, 319, 1629 (2008)
編按：Christophe Sotin 和 Gabriel Tobie 在此篇評論中提到土衛六泰坦有3度的自轉傾角，實為0.3度之誤。

Editor: Seline
轉載自科景網站http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2352

新聞來源：ScienceNow
http://news.sciencemag.org/sciencenow/2008/03/20-03.html

拉格朗日點

　　拉格朗日點（Lagrange points）是指在兩個互繞質心的大物體的引力作用下，有五個點能使小物體運動時之於兩個大物體的相對位置並無改變，是由義大利及法國的數學家Lagrange 在1772年所發表的論文中為求三體問題的通解所計算出來的，他假設在三體問題中小物體的運動是遵循能量改變最少的軌道（動能－位能），其中他計算出了五個點，分別稱為L1~L5。

　　其中L1、L2和L3三個點位在兩個大質量物體的連線上，這三個點是較不穩定的點，如果一個小質量物體在這三個點稍微有位置上的改變，就會失去平衡而離開。而L4、L5這兩個點則是位在與兩大質量天體的連線恰構成一等腰三角形處，這兩個點較為穩定，小質量物體若在這兩個點上稍有移動，並不會脫離，而是繞這個點附近作震盪擺動。

　　L1是位在兩個大質量物體的連線上，且位置在兩者之間，這點所受到的重力恰為兩大質量物體對它的重力的差，對日地系統來說，原本位於地球內側的物體會有較地球短的軌道週期，但地球對此物體的重力減弱了太陽對此物體的重力，使的其週期較原本慢，而有了和地球相同的軌道週期，此點是觀察太陽的絕佳位置，像是Solar and Heliospheric Observatory（SOHO）衛星及Advanced Composition Explorer（ACE）就是被放置在日地系統的L1上。

　　L2的位置也在兩大質量物體的連線上，且在較小物體的一側，這點所受到的重力恰為兩大質量物體對它的重力的和，對日地系統來說，原本位於地球外側的物體會有較地球長的軌道週期，但地球對此物體的重力加強了太陽對此物體的重力，使的其週期較原本快，而有了和地球相同的軌道週期，此點是設置太空望遠鏡的絕佳位置，因為此點對太陽及地球的指向永遠一樣，容易保護和校正，已發射的Wilkinson Microwave Anisotropy Probe（WMAP）就是位在日地系統的L2上，而將來計畫要發射的Herschel Space Observatory、Gaia probe，和James Webb Space Telescope也預計被放在L2上。

　　L3的位置也在兩大質量物體的連線上，且在較大物體的一側，以日地系統為例，此點位在地球軌道稍微外側處，原本應該有較地球長的軌道週期，但因地球和太陽位在此一小物體的同一方向上，使得向心力變得更大，因此有了跟地球相同的軌道週期，許多科幻小說會在L3描繪出一個「反地球」，不過其實這一點處在一個相當不平衡的狀況，因為其他的行星很容易就經過此點附近而對它造成擾動使它離開此點。

　　L4和L5在以兩大質量物體連線為底的等邊三角形的第三個頂點上，L4位在較小物體圍繞較大物體運行軌道的前方，L5則是位在較小物體圍繞較大物體運行軌道的後方，其位置會在超前和落後小物體軌道的60度的地方，由於這兩點距離兩個大質量物體的距離相同，它所受此兩物體的重力就會是這兩個物體的質量比，這兩點又被稱作三角拉格朗日點或是特洛依點，在太陽系的系統中我們常可以見到位在L4和L5的例子，最著名的就是位在日木系統的L4和L5的希臘群小行星和特洛依群小行星，甚至是在解釋月球起源的學說中，就有一解釋是在日地系統的L4或L5上，有一顆叫做Theia的行星，在它的軌道失去平衡後，撞上地球因而形成月球。

參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Lagrangian_point

特洛依小行星

　　特洛依小行星（Trojan Asteroids）指的是位在日木系統中的L4和L5兩點的小行星，其位置分別是在超前和落後木星軌道60度的位置上，和木星有相同的軌道週期。在Lagrange計算出五個Lagrange points的一百多年後，1904年E. E. Barnard首次留下可能是發現特洛依群小行星的紀錄，1906年德國天文學家Max Wolf發現了位在L4的一顆小行星並以588 Achilles（阿基里斯）命名，它在L4附近有著異常的軌道運動，在不久之後，有越來越多的小行星在L4和L5這兩點被發現，並且因著Max Wolf以588 Achilles命名第一顆L4的小行星，後來的天文學家們便以荷馬史詩Iliad中特洛依戰爭的人物們為這兩群小行星命名，其中L4以希臘方的英雄們命名，稱為希臘群（Greek group），而L5則以特洛依方的英雄們命名，稱為特洛依群（Trojan group），但其實也有些錯置的例子。

　　至2007年8月為止，在L4和L5分別有640顆及536顆已被編號和539及509顆未被編號的特洛依小行星。2006年UC Berkeley、法國巴黎天文台、夏威夷凱克望遠鏡（Keck Telescope）的天文學家在2月2日的「自然」（Nature）期刊上發表研究，指出他們所發現的第一對特特洛依小行星雙星617 Patroclus和Menoetius，經計算後發現密度極低（0.8g/cm3），因此認為這對小行星的組成應該是表面被塵土覆蓋的冰，性質與海王星軌道外的庫伯帶天體（Kuiper Belt Objects，KBO）非常類似，因此認為特洛依小行星的起源可能與KBO相同。

參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Trojan_asteroid#Trojan_asteroids
http://tamweb.tam.gov.tw/news/2006/200602/06020401.htm

近地小行星會合號與愛神小行星

　　近地小行星會合號（原名Near Earth Asteroid Rendezvous，2000年3月14日更名為NEAR-Shoemaker以紀念Dr. Eugene M. Shoemaker）是由美國在1996年2月17日所發射。它主要的科學任務是人類首次對小行星展開長時間且近距離的探測，其探測的目標是433號小行星愛神星（Eros），希望能夠解答近地小行星和彗星的本質、起源等基礎問題，這些近地物體的研究或許可以幫助我們更瞭解地球、其他行星和太陽系的起源問題。

　　之所以會選擇愛神星做為我們探測小行星的目標是因為它夠大而且夠近，愛神星是第二大的近地小行星，長33公里，寬13公里，厚13公里（一般的近地小行星大概只有1公里左右的大小），它的質量還不足以讓它成為球形，形狀比較像是一顆花生。

　　近地小行星會合號於2000年2月14日進入環繞Eros的軌道，軌道高度距離愛神星的中心333公里，以一年的時間探測愛神星，在這一年中，它以不同的軌道高度環繞愛神星。它，是第一艘環繞小行星的太空船，雖然原本並不為登陸所設計，它在原本預定的任務結束後，於2001年2月12日降落在愛神星表面，成為第一艘登陸小行星的太空船。

參考資料：
http://solarsystem.nasa.gov/missions/profile.cfm?MCode=NEAR

Sciscape科景新聞_20071204_鳥兒唱的好不好？語言基因FoxP2有關係！

　　FoxP2是科學家找到的第一個和「語言」關係密切的基因，一項新研究首次以實驗證明，FoxP2和錦華鳥（zebra finch）學習唱歌的能力有關。

　　語言常被視為人類之所以異於其他動物的一項重要能力，也因此語言的形成一直吸引著許多科學家的興趣。但是除了人類之外，黑猩猩、鳥類、海豚也都有以聲音溝通的能力。

　　在一篇研究遺傳性語言障礙的家族「KE family」的論文中指出，FoxP2的突變是造成他們語法使用缺陷的原因。一項針對錦華鳥的研究也顯示，在雄性幼鳥學習唱歌的時期，腦內Area X（相當於哺乳類的紋狀體構造）的FoxP2表現量會升高。在小鼠的研究中則發現，FoxP2在胚胎時期，就開始大量地表現在以後會發育成紋狀體的前驅構造LGE中，且其表現持續到成年期間；此外，在FoxP2基因剔除小鼠的研究顯示，其異型合子缺乏以超音波發音呼叫母鼠的能力。甚至，在蝙蝠的回聲定位系統中，FoxP2的演化和多樣性也扮演著重要的角色。

　　就像人類嬰兒的牙牙學語一般，錦華鳥也是藉由模仿成鳥來學習唱歌的。因此，科學家們一直很希望能藉由鳥類學習唱歌的能力，來研究FoxP2和人類語言的關係。德國柏林馬克斯普朗克分子遺傳學研究所的神經生物學家Sebastian Haesler等人，在2007年12月的PLoS Biology發表他們的研究成果。他們在雄性幼鳥約23天大，開始學唱歌的時候，利用病毒感染，以RNA干擾（RNAi）的方式降低Area X的FoxP2表現量。他們發現，經過兩個月與成年雄鳥學習唱歌的時間後，實驗組的鳥兒較無法準確地模仿歌曲，音節也較不穩定。這顯示FoxP2在從接收成鳥的教唱訊息，到學會自己唱出一首完整的歌曲這中間的過程，扮演了重要的角色。另一點值得注意的是，由於RNAi的載體病毒是在幼鳥23天大時才被注射到腦內，因此我們可以知道，FoxP2必然在胚胎發育之後，也對神經回路的連結與活化有著重大的影響。

　　這篇研究是在錦華鳥中首次以實驗方式證明，FoxP2的確和牠們的學習唱歌的能力有重要的關係。在研究語言的社群中，鳥類的鳴唱一直較不被重視，這篇研究使得這樣的情況改觀，利用RNAi的技術，即使是在非傳統的模式生物－錦華鳥中，我們也能解答語言基因FoxP2與鳥類學習唱歌的能力之間的關係。藉此，我們又更接近了人類語言奧秘的解答。

原始論文：
Haesler S, Rochefort C, Georgi B, Licznerski P, Osten P, et al., "Incomplete and inaccurate vocal imitation after knockdown of FoxP2 in songbird basal ganglia nucleus Area X", PLoS Biol., 5, e321 (2007)

相關論文：
1. Lai, C. S., Fisher, S. E., Hurst, J. A., Vargha-Khadem, F. & Monaco, A. P., "A forkhead-domain gene is mutated in a severe speech and language disorder", Nature, 413, 519 (2001)
2. Takahashi, K., Liu, F. C., Hirokawa, K. & Takahashi, H., "Expression of Foxp2, a gene involved in speech and language, in the developing and adult striatum", J. Neurosci. Res., 73, 61 (2003)
*本文作者之一為陽明大學神經科學研究所劉福清老師
3. Shu, W. et al., "Altered ultrasonic vocalization in mice with a disruption in the Foxp2 gene", Proc. Natl Acad. Sci. USA, 102, 9643 (2005)
4. Fisher SE, Marcus GF., "The eloquent ape: genes, brains and the evolution of language", Nat Rev Genet., 7, 9 (2006)
5. Li G, Wang J, Rossiter SJ, Jones G, Zhang S., "Accelerated FoxP2 evolution in echolocating bats", PLoS ONE, 2, e900 (2007)

相關連結：
The FoxP2 Story

Editor: Seline
轉載自科景網站http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2337

新聞來源：
ScienceNOW: Speech Gene Helps Birds Sing

ScienceDaily Magazine: Gene Implicated In Human Language Affects Song Learning In Songbirds

行星的運動

　　在璀璨的星空中，行星總是特別引人注意，除了它們往往特別明亮之外，你會發現在星座盤中找不到行星的蹤跡，這是因為行星相對於恆星而言，與我們的距離相當近，若你逐日觀察行星的運動，你會發現行星好像是沿著黃道的十三個星座（註一）漫步，因此我們無法將它標在星座盤上特定的位置，英文裡的行星一詞「planet」，就是源自於古希臘文的「漫遊者」的意思喔，是不是很貼切呢！大部分的時候，我們看到行星的運動都是由西向東走的，可是有時候卻又會停下來，掉頭換個方向由東向西走一小段後，再繼續由西向東走，這到底是為什麼呢？接下來我們就要為你介紹行星運動的奧秘。

內行星與外行星 

　　太陽系的八大行星（註二）除了地球以外，可以以它們運行的軌道與太陽距離的遠近分成兩類：「內行星」（inferior planets）與「外行星」（superior planets）。顧名思義，內行星指的是其運行軌道比地球還靠近太陽的行星，只有水星和金星兩顆；外行星則是其運行軌道較地球遠離太陽的行星，包含有火星、木星、土星、天王星和海王星五顆行星（圖一）。

圖片來源：香港天文台  http://www.weather.gov.hk 

圖一：太陽系的內行星（水星和金星）和外行星（火星、木星、土星、天王星和

海王星），它們都和地球一樣由西向東繞著太陽公轉。

內行星的運行軌道 

　　行星在天空中運動時，與地球的相對關係有幾個特殊的位置。當行星和太陽在同一個方向時稱為「合」，此時是最不適合觀測的時間；遠離地球的合稱為稱為「上合」或「外合」，即當內行星運行到地球－太陽連線的延伸，形成「地球－太陽－行星」這樣的排列時；而接近地球的合稱為「下合」或「內合」，即當內行星運行到與太陽與地球位置的中間，形成「太陽－行星－地球」這樣的排列時。

　　下合的時候若三者接近一直線（由於內行星的公轉軌道與地球的公轉軌道有幾度的夾角，這種狀況並不會每一次下合時都發生），看起來就會像是一個小黑點由太陽的盤面上經過，這種現象稱為「行星凌日」。去年（2006年）的11月9日曾經發生過一次水星凌日，下一次則是會發生在2016年5月9日，但台灣地區不可見，下次臺灣可見的水星凌日則是要等到2032年的11月13日了。上一次發生金星凌日則是在2004年6月8日，如果你錯過了，相隔8年後的2012年6月6日會發生下一次的金星凌日，可千萬不能錯過喔，因為再下一次可是要等到2117年了。

　　當內行星與太陽有著最大的夾角，也就是內行星、太陽和地球的位置形成一以內行星處為直角的直角三角形，此時稱為「大距」，在太陽東側出現的稱為「東大距」，在太陽西側出現的稱為「西大距」，在大距的前後是最適合觀測水星與金星的時機。 由於內行星在不同的位置時，受太陽照射的半球所面對我們的角度不同，所以我們看到的內行星會像月亮一樣有盈虧的變化，在下合時是新月，上合時是滿月，而大距時則是呈現半圓形的弦月狀。金星將在今年（2007 年）的 10 月 28日達到西大距，你可以用望遠鏡觀察一下，金星是不是弦月形的呢？（圖二） 因為內行星和太陽在角度上總是相距不遠，因此我們往往只能在日出前的東方或日落後的西方看到它們，古代人甚至因此以為出現在東方和西方的是兩顆不同的星呢，所以詩經小雅裡有這麼一句話：「東有啟明，西有長庚」，就是在描述金星喔！

圖片來源：臺北市立天文科學教育館  http://www.tam.gov.tw 

圖二：內行星軌道與地球相對位置示意圖

外行星的運行軌道

　　公轉軌道在地球外側的外行星則只會發生「外合」的現象，簡稱為「合」，也就是當外行星運行到與太陽同樣的方向，形成「行星－太陽－地球」這樣的排列時；而當它在天空中出現在與太陽相反的方向，形成「太陽－地球－行星」這樣的排列時，此時稱為「衝」，衝的前後是最適宜觀測外行星的時間，今年（2007年）的火星衝發生在 12 月 25 日，屆時不妨以望遠鏡觀察一下火星。當外行星的位置恰與地球和太陽形成一以地球處為直角的直角三角形時，此時稱為「方照」，在太陽東側出現的稱為「東方照」，在太陽西側出現的稱為「西方照」。（圖三）從圖三你也可以看到，從地球觀察外行星時，我們總是會看到它們受太陽所照射的半球，因此外行星並不像內行星那樣會有盈虧的變化。

圖片來源：臺北市立天文科學教育館  http://www.tam.gov.tw   

圖三：外行星軌道與地球相對位置示意圖

在地球上看行星的運動－順行、逆行和留

　　由於太陽系的其他行星都和我們地球一樣，是由西向東繞著太陽公轉，因此大部分的時候，我們從地球上看行星的移動的方向會和我們公轉的方向相同，都是由「西」向「東」移動的，這樣的現象稱為「順行」；但是越靠近太陽的行星運轉速度越快（註三），所以內側的行星會不停的趕上外側的行星，好像超車一樣，在我們地球超車經過外行星或是內行星超車經過我們的前後，我們看行星的運動會是由「東」向「西」移動的，這樣的現象稱為「逆行」（想像一下，當你超車的前後，是不是會覺得旁邊的車看起來好像是在往後移動一樣呢？）；而在順行和逆行變換間，行星看來好像是停留在天球中不動，此時稱為「留」。圖四以火星為例，畫出了火星在天空中的視運動，你可以找出什麼時候火星是「順行」？什麼時候是「逆行」？「留」又發生在哪一點呢？

圖片來源：香港太空館  http://www.lcsd.gov.hk/CE/Museum/Space/

圖四：火星的順行、逆行和留

　　由於其他行星的公轉軌道和地球的公轉軌道（黃道）幾乎都在同一個平面上，因此從地球上看來其他行星的運轉軌道也和太陽一樣，沿著黃道的十三個星座運行。圖五為 2007 年火星在天球上運行的軌跡圖，我們可以注意到今年大多數的時間裡，火星是沿著黃道星座在天空中由西向東順行，11/16 是火星留的時間，之後則是由東向西逆行的。在 11 月時不妨自己觀察一下火星在天空中的運動，是不是和圖五預測的一樣呢？

圖片來源：台北市立天文科學教育館  http://www.tam.gov.tw 

圖五：2007 年火星在天球上運行的軌跡圖 

　　看完了以上的介紹之後，你是不是更了解行星的運動了呢？你可以在台北市立天文科學教育館網站（http://www.tam.gov.tw）的「天象資料」處下載當月的天象和星空導覽，裡面會介紹每個月的行星動態，或者是在「日月行星現象」中有更詳細的行星預報，內有像圖五那樣的行星在天球上運行的軌跡圖，不妨按圖索驥，每天觀察行星的運動，也是很有趣的喔！

註一：黃道上除了我們一般常聽見的十二星座外，在天蝎座和人馬座之間其實還有一個蛇夫座喔！

註二：國際天文學聯合會（IAU；International Astronomical Union）已於 2006 年8 月 24 日做出決議，將冥王星從行星的行列中降級，歸類為「矮行星」；關於矮行星的定義請參考台北市立天文科學教育館的網站。

註三：根據刻卜勒的行星運動第三定律，行星到太陽的平均距離的立方與它們公轉周期的平方成正比；簡單地說，離太陽越近的行星，繞太陽運轉的速度越快，離太陽越遠的行星，繞太陽運轉的速度則越慢。

參考資料：
天文年鑑，臺北市立天文科學教育館編輯出版
臺北市立天文科學教育館網站  http://www.tam.gov.tw

2006諾貝爾物理獎_來自宇宙的微波背景輻射

　　2006年John C. Mather（左）和George F. Smoot（右）兩人獲頒諾貝爾物理獎，以表彰兩人發現「宇宙微波背景輻射」（cosmic microwave background radiation，CMB）的基本型式以及各向異性，他們兩人利用COBE（Cosmic Background Explorer，宇宙背景探測衛星）衛星所做的仔細研究，讓現代宇宙學成為一門精確的科學。

  

　　宇宙微波背景輻射是在1964年被Arno Penzias和Robert Wilson在偶然的狀況下發現，他們也因這項發現獲頒1978年的諾貝爾物理獎，當時關於宇宙的起源的爭論在方興未艾，一方認為宇宙起源於大霹靂，經過膨脹才成為我們現在所見的樣子，另一幫人則認為宇宙自始自終就以穩定的狀態存在。大霹靂的理論其實就預測了宇宙微波背景輻射的存在，因此宇宙微波背景輻射的發現無疑是為大霹靂理論打了一劑強心針。大霹靂的理論預測，隨著宇宙的膨脹，溫度也逐漸下降，而現今觀測到的宇宙微波背景輻射源自於宇宙大霹靂的早期，當宇宙冷卻到約3000 K左右，也就是組成現今宇宙的物質出現時。

　　由於微波波段會被大氣層吸收，之前在地面上所做的觀測無法證實宇宙微波背景輻射的確如大爆炸理論所預期的一樣是黑體輻射，另外地面觀測也無法觀測宇宙的各個方向，以證實這個微波輻射的確是個「背景」－在各個方向都有相似的輻射。於是，從人造衛星上觀測一次解決了這兩個問題，避免了大氣層的吸收，也可輕易地觀測來自宇宙各個方向的輻射。COBE計畫的濫觴來自於1974年NASA徵求新的太空計畫，而John Mather無疑是這個超過1000人的巨大合作計畫幕後最重要的推手，而他同時也負責COBE上一項研究背景輻射是否為黑體輻射的儀器。George Smoot則負責另外一項重要的儀器，研究宇宙微波背景輻射是否會在各個方向上有微小的差異性。

　　原本NASA的計畫是由太空梭將COBE帶到太空中，但在1986年挑戰者號的悲劇發生後，太空梭任務停擺了許多年，John Mather和他的同事在經過許多努力和協商之後，才爭取到一艘發射COBE任務的火箭，終於在1989年的11月18日，發射了COBE這項重要的太空任務。而COBE在僅僅九分鐘的觀測之後，傳回來的第一個結果，就是完美的黑體輻射！而COBE團隊在1990年1月的一個會議上，宣布這項重大結果－在各個方向（各向同性，isotropy）均有溫度相當於2.7 K的完美黑體輻射（如下圖）－時，獲得在場所有科學家的起立鼓掌致意。

　　然而，這僅是COBE的發現之一，George Smoot所負責的另一項科學任務就是研究各個方向上宇宙微波背景輻射的微小差異，這有助於解釋星系和恆星是如何生成的，溫度上的微小差異使得物質在某些地方較為聚集，而後重力才能主宰一切，使得恆星和星系得以生成。解釋物質聚集是如何開始，必須要回到宇宙膨脹初期的量子力學的微小波動上，而這個微小的波動，同時也解釋了物質與反物質是如何從一片虛無之中被創造和對滅的。

　　當COBE還在設計階段的時候，一般認為要解釋星系的生成，宇宙微波背景輻射的微小差異大概會是在千分之一度的範圍，但當時其他的科學家卻認為暗物質的影響將會使這個溫度差異小到有十萬分之一度，暗物質本身就會影響到物質的聚集，這也表示宇宙微波背景輻射的差異可能比原先所預測的要小的多。雖然觀測儀器經過重新設計，但偵測如此微小的差異仍然是項艱困的工作，因為分辨信號和雜訊也變得相對困難。在1992年結果發表時，觀測到的各向異性其實和地面上使用高空氣球的結果相類似，著名的物理學家史蒂芬霍金（Stephen Hawking）甚至在1992年4月29日接受「時代雜誌」（The Times）專訪時表示：「COBE的成果若不是有史以來，也是這個世紀最偉大的發現！」

　　COBE有六個偵測器可以觀測來自宇宙中各個方向的宇宙微波背景輻射，每一個偵測器可以觀測七度的天區，如此就可以比較各個方向上宇宙微波背景輻射的差異（如下圖，紅色代表溫度較高處，溫度差異在十萬分之一度左右），在之後的科學任務中，如WMAP （Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，威金森微波異象探測器，命名是為了紀念David Wilkinson，他在宇宙微波背景輻射的量測上有重大的貢獻，也對COBE團隊有著重要的啟發），科學家使用了觀測天區範圍更小、能提供更高解析率的偵測器。藉由比較各方向上宇宙微波背景輻射的差異，我們可以計算出可見物質、暗物質，以及（結合其他的觀測證據）暗能量的密度關係，這也是為什麼量測宇宙微波背景輻射的各向異性如此重要的原因，它提供了一個間接的方法，讓我們能夠決定暗物質與暗能量的密度。因此COBE被認為是讓宇宙學真正成為一門精確的科學的開端，宇宙學上的計算首次可以與真正的觀測數據結合，而不再像是早期的宇宙學流於哲學式的推理。

　　COBE和WMAP的結果提供了計算宇宙形狀的基礎，宇宙似乎是符合歐幾里得幾何學的，也就是說我們日常生活中的幾何學─像是兩條平行線不會相交─的概念，即使到了宇宙學的尺度依然適用（雖然我們可以想像其他違背日常生活經驗的幾何學可能可以適用在宇宙尺度）。結合其他的觀測證據，宇宙學家提出了一個有趣的模型，認為宇宙在膨脹的初期曾經歷一個「暴漲」（inflation）的階段。COBE的實驗結果，也開啟了宇宙學和粒子物理的許多研究領域。新的宇宙學實驗可能會使得我們對背景輻射產生之前的宇宙有更多的瞭解，更仔細的觀測宇宙微波背景輻射也可能會為我們帶來問題的解答。在粒子物理學的領域中，研究暗物質的組成成分也成了相當重要的科學課題，這也是歐洲核子研究組織（the European centre for nuclear research，CERN）的大強子對撞機（Large Hadron Collider，LHC）所欲研究的課題之一。

資料來源：
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2006/