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外星生命可能存在嗎?真的碰到又該如何面對呢?

Po Cheng Chen
・2018/06/01 ・2607字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 595 ・九年級

自古以來,人類對外星生命一直存有各種猜測與想像。例如史蒂芬 ‧ 史匹柏(Steven Spielberg)於 1982 年所執導的科幻電影《E.T. the Extra-Terrestrial》,就勾勒了一個人類對外星人的美好想像。

ET 與小男孩之間的真誠友情,是人類對外星生命的美好想像。 圖/《E.T. the Extra-Terrestrial》劇照。 via IMDb

然而,縱使有研究推論[1],外星人可能比我們所想像的更近於人類外貌,但實際上若真有外星生命,他/牠會以什麼樣的形式存在,仍是未知,科學家也還持續進行著相關研究。

首先我們須認知到,外星生命(Extraterrestrial life)並非只涵蓋擁有高度智慧的外星人;實際上任何存在於地球外的生命體,皆可稱之為外星生命。關於這方面的研究,目前天體生物學(Astrobiology)即為主要代表,該領域研究核心在於探討地球及地球外,生命的可能起源與演化。

嗜極生物與外星生命

目前學界已知,對地球上的大多數生物來說地球外皆屬極端環境,因此若存在外星生命,該生命形式定有一定程度的近似於地球的,「嗜極生物(extremophile)」。因此,目前科學家探尋外星生命的方式是,分析地球上不同種類的嗜極生物,並將其所處的環境與外星星球比較,來推測外星生命存在的可能性。

那麼地球上究竟有哪些嗜極生物?舉例來說,Desulforudis audaxviator 就是一種很強悍的細菌。這種生存於地底下 2.8 公里處的生物,又被稱為「無畏的旅行者」(the bold traveller),主要以周圍岩石中衰變的鈾為養分來源[2][3],並且透過溶解態二氧化碳及周圍岩石獲取碳及氮元素維生(這兩者為構成已知生命的所需物質,也可用於製造蛋白質及胺基酸)。

於電子顯微鏡下觀察到的 Desulforudis audaxviator 外貌。  圖/Chivian, D. et al. 2008 via wikipedia

另一個有趣的例子是水熊(water bear)[4]。水熊是一種多細胞生物,且體積十分細小,是目前已知唯一可存活在太空中的動物。[5] 2007 年,瑞典的克里斯蒂安斯塔德大學(Kristianstad University)為確認水熊的能耐,選擇了兩種水熊 Richtersiu coronifer  以及 Milnesium tardigradums 作為實驗對象,並將牠們放入歐洲太空總署(ESA)參與的 FOTON-M3 太空任務發射之太空梭中,觀察水熊在經歷 10 天暴露在極端環境下(低溫、真空、高輻射),究竟能否生存。

別看水熊(Water bears)肥肥短短的就覺得牠一定蠢萌蠢萌,牠可是目前已知唯一可存活在太空中的動物。 圖/New Scientist

結果顯示,有些水熊竟然可以幾乎不受影響的存活著並進行排卵。這不禁讓科學家進一步思考,生物依靠星際旅行在宇宙中不同地方存在的可能性。事實上,關於這方面的假說稱為「泛種論(Panspermia)」[6]。泛種論的核心概念為宇宙中的生命體,可透由某種運輸機制,達到不同地方,並在適宜的條件下繼續生存與繁衍。可以想見的是,能滿足該假說的生命形式,須能適應一定程度的「艱難」條件,才能在宇宙中的運輸過程裡倖存,這也是為何天體生物學家們如此重視嗜極生物的原因。因為透過對這些生物的觀察,我們才有機會更進一步了解生命存在的可能樣貌,並幫助我們探索外星生命的生存環境。

如何面對外星生命?

那麼,若外星生命真存在於這宇宙中,我們應該用何種心態面對?事實上,這仍是學界持續爭辯的熱門議題。近日離開人世的黑洞大師史帝芬霍金(Stephen Hawking)便曾於探索頻道(Discovery Channel)提及對於人類接觸外星生命的憂慮[7],他擔心的出發點在於:回顧人類自身歷史不難發現,過去不同族群間的接觸,都曾因侵略、殖民付出慘痛代價。而我們若接觸外星生命,極有可能成為被外星人殖民的一方。不過,也有人認為這種想法錯了,例如 Scientific American 的專欄作家 Michael Shermer 即認為,高度文明的外星社會或許早已達到不需藉由剝削、殖民來獲取資源的地步[8]。

物理學家史蒂芬霍金對接觸外星生命的憂慮,來自於人類歷史上各民族間互相剝削侵略的慘痛教訓。 圖/wikipedia

然而,這些爭論都奠基於具有高度智慧的外星生命之上。如先前所述,我們目前所能發現的外星生命,較有可能類似於地球上的嗜極生物,而我們尋找外星生命的方式,也還是由我們已知生命的生存條件來搜索。事實上,有學者曾表示,這種以人類為中心來想像外星生命生存形式的思維,過度限制了我們尋找外星生命可能方向[9][10]。我們也必須坦承,目前人類確實無法驗證那些相異於地球生物的生存型態,是否確實生存於宇宙之中。

也因此,最務實的方式,或許還是先回歸最基本的問題:我們能在別的星球找到像我們一樣的生命體嗎?又或是,別的星球是否曾經存在像我們一樣的生命體?如果有,他/牠們會和我們有多像?我們是否有機會移居到那些星球?這些都是非常有意思的問題,也有助於我們探索生命最根本的起源。XGENEVE

參考資料:

  1. University of Oxford. (2017). Aliens may be more like us than we think.
  2. Chivian, D., Brodie, E. L., Alm, E. J., Culley, D. E., Dehal, P. S., DeSantis, T. Z., … & Moser, D. P. (2008). Environmental genomics reveals a single-species ecosystem deep within Earth. Science, 322(5899), 275-278.
  3. Catherine Brahic. (2008). Goldmine bug DNA may be key to alien life. New Scientist
  4. 曾文宣. (2015). 整個世界都是我的裝備庫!來看看地表最強的水熊秘訣. 泛科學
  5. Jönsson, K. I., Rabbow, E., Schill, R. O., Harms-Ringdahl, M., & Rettberg, P. (2008). Tardigrades survive exposure to space in low Earth orbit. Current biology, 18(17), R729-R731.
  6. Kamminga, H. (1982). Life from space—a history of panspermia. Vistas in Astronomy, 26, 67-86.
  7. Into the Univrse with stephen hawking. Discovery Channel.
  8. Michael Shermer.(2011) Why Stephen Hawking is wrong about extraterrestrial intelligences.
  9. David Darling. Carbon-based life.
  10. Carbon chauvinism. Wikipedia





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Po Cheng Chen
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熱愛自然科學,曾擔任PanSci實習編輯,現於美國就讀博士班。


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糖漿加了小蘇打粉就膨漲?解析《魷魚遊戲》中的椪糖製作原理

Evelyn 食品技師_96
・2021/10/27 ・2842字 ・閱讀時間約 5 分鐘

超夯韓劇《魷魚遊戲》近期成為熱門討論話題,尤其椪糖關卡使南韓童年美食遊戲「戳椪糖」爆紅,劇情中玩家必須使用牙籤將椪糖上的圖案取下來,若失敗可是會直接被開槍爆頭,不過在臺灣其實也有很相似的古早味的零食椪糖喔!

韓式椪糖。圖/WIKIPEDIA by 도자놀자

臺南人的童年零食——古早味椪糖

椪糖,又名膨糖、發財糖、泡糖,是四、五年級生臺南人的童年零食。那個年代生活單純,還沒有太多的娛樂、精緻美食可供選擇,在廟口歌仔戲、布袋戲戲棚下煮椪糖的攤販,是當時孩童的娛樂及零食來源。

剛煮好的椪糖長得就像胖嘟嘟的核桃酥餅,吃起來焦香酥脆、入口即化,雖然只是純粹的甜味,在物質稀缺的當時,已經十分幸福了。

而椪糖的製作流程很簡單,將砂糖或二砂與水倒入大湯勺中,置於爐火上加熱並攪拌,至糖漿變成紅褐色時,加一點小蘇打粉至大湯勺中拌勻,糖漿便會迅速膨脹鼓起,待其冷卻定型後即完成。

而韓國的椪糖與臺灣的椪糖作法及原理大同小異,只是塑形的方式不太一樣,韓版的會壓扁再壓上圖案,弄成扁扁的薄餅狀;臺版的就讓他自然膨脹成球狀,表面帶點裂痕,模樣也是十分討喜可愛。

台式椪糖。圖/WIKIPEDIA

影響椪糖質地最關鍵的因素——溫度

若有做過椪糖就會知道,小蘇打粉加進去的時機點很重要,太早或太晚皆會導致成型失敗,這是為什麼呢?因為加熱溫度是影響糖的結晶、軟硬度和焦糖化的主要因素,不同的加熱溫度,糖的結晶狀態、質地和色澤都會不同。

糖液在加熱時,會有兩種情況發生:

  • 一、水分不斷蒸發,使溶液濃度增加。
  • 二、隨著溶解的糖增加,沸點會不斷上升,因此糖液的溫度要小心控制。

「糖液的濃度」與最後成品的「軟硬度」有直接關係,濃度不夠會過軟,椪糖表面無法形成保護殼而無法膨脹成型;濃度過高會過硬,椪糖膨脹不易,容易縮小或塌陷。

而當糖液加熱至攝氏 130 度左右時滴入冷水中,會形成能保持形狀且具可塑性的硬球,這時候糖液的質地是能讓椪糖膨發效果最佳的狀態,因此不會用肉眼判斷添加小蘇打粉至糖漿的好時機沒關係,可以在加熱的同時,使用專門測糖液的溫度計測量糖溫就可以了!

東京淺草的街頭小販手工製作椪糖。圖/WIKIPEDIA

糖怎麼轉變成令人誘惑的焦糖色呢?

說到糖的加熱,就不得不提到焦糖化反應(caramelization)了,它是自催化的非酵素性褐變(non-enzymatic brownin)反應,指的是蔗糖這類的小分子醣類於高溫環境發生脫水、聚合的反應,顏色逐漸轉變成金黃、淺褐至深褐色的產物 (通稱為焦糖) 的過程。

這個過程非常複雜,反應溫度通常在攝氏 120 度以上,在酸性與鹼性環境下均會發生。在食品工業上可製造成焦糖色素,作為食品添加物使用,常添加於醬油、糖漿、可樂或酒類等食品中。

焦糖的色澤會隨加熱溫度及時間的增加,由金黃、琥珀、淺褐、褐、深褐色至焦黑碳化;味覺的變化則是先為甜味,隨著顏色加深逐漸轉至苦味,最後甚至可能出現辛辣味。 

攝氏 130 度的糖液大概是呈現淡淡的金黃色,不過這是單純以細砂糖製作來看,若使用二砂製作椪糖的話,那糖液一開始就會是呈現金黃色了。

糖漿色澤與溫度的變化。圖/參考資料 4

椪糖膨脹的關鍵——碳酸氫鈉遇熱分解

在加熱攪拌過程中,糖液已經拌入許多空氣,隨著加熱空氣持續在膨脹,水氣也一直持續蒸發,直到糖液加熱到攝氏 130 度的糖漿時,須離開熱源並加入小蘇打粉。

小蘇打粉即是碳酸氫鈉(sodium bicarbonate),受到高溫直接分解產生大量二氧化碳氣體。最外層接觸到空氣的糖液最先冷卻,變硬形成保護殼,椪糖膨脹隆起,待膨脹停止後,內部的構造就形成具有許多小氣孔的蓬鬆質地。

椪糖會不會致癌?

就從焦糖化反應可製造出焦糖色素的標準來看,聯合國農糧醫藥食品添加物專家聯席委員會(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, JECFA)將焦糖色素分成四類:

第一類:普通焦糖 (plain caramel)

第二類:亞硫酸鹽焦糖 (sulfite caramel)

第三類:銨鹽焦糖 (ammonia caramel)

第四類:亞硫酸-銨鹽焦糖 (sulfite ammonia caramel)

不同類別的焦糖色素,具有不同的焦體電荷、安定性與色度,用途亦各不相同。我國針對這四類焦糖色素有明確訂定,規範細節可見衛福部食藥署公告的食品添加物使用範圍及限量暨規格標準[8]

數十年來眾多針對焦糖色素所進行的毒理學研究,特別是安全疑慮比較高的第三類及第四類焦糖色素,都發現焦糖色素不具基因毒性、遺傳毒性與致癌性,確認焦糖色素是安全的食品添加物。

加上椪糖才加熱到攝氏 130 度,焦糖化反應影響因素很少,所以吃椪糖其實不必太過擔心致癌風險。

可樂、醬油經常添加焦糖色素。圖/WIKIPEDIA

跟致癌比起來,你比較需要擔心熱量

比起擔憂致癌疑慮,椪糖的熱量才是比較需要注意的地方,畢竟它幾乎都是由精製糖所製成。

我國衛福部國民健康署建議「精製糖建議攝取上限為 10% 以內,例如:總攝取熱量若為 2000 大卡,精製糖攝取量就不宜超過 200 大卡,每日精製糖攝取量最好能控制在 50 克以內。」最佳的情況,是每日不超過 25 克,其實就相當於一個椪糖 (20 克上下) 的重量了。

所以當你開心吃著好吃又好玩的椪糖時,還是要記得別吃太多,以避免攝取過多的精製糖及熱量,而賠上健康喔!

參考資料

  1. 國立台中教育大學科學教育與應用學系 科學遊戲實驗室,膨糖:http://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-005.html
  2. 施明智 (2021)。食物學原理 (第三版)。新北市:藝軒圖書出版社。
  3. Mcdowell, E. J. (2015) Everything You Need to Know to Make Caramel Candies at Home. Retrieved from https://food52.com/blog/12212-everything-you-need-to-know-to-make-caramel-candies-at-home (Oct 10, 2021)
  4. 徐若瑄 (2017)。利用科學方法研究古早味椪糖。中華民國第 57 屆中小學科學展覽會。新北市。
  5. 戴士傑,2006。焦糖化產物的特性及其與酚類物質交聯程度之探討。國立屏東科技大學食品科學系碩士學位論文。屏東。
  6. 張月櫻,焦糖色素與 4-MEI (4-甲基咪唑) 說明稿 (2013)。檢自https://www.food.org.tw/TW/DisquisitionDetail.aspx?DisquisitionID=iZcsl/uRyXg= (Oct 10, 2021)
  7. 衛生福利部食品藥物管理署,食品添加物使用範圍及限量暨規格標準 焦糖色素 (2013)。檢自https://consumer.fda.gov.tw/Law/FoodAdditivesListDetail.aspx?nodeID=521&id=854 (Oct 10, 2021)
  8. 灃食公益飲食文化教育基金會,精製糖與非精製糖的差別為何? (2019)。檢自https://www.foodnext.net/science/machining/paper/5470279180 (Oct 10, 2021)

Evelyn 食品技師_96
952 篇文章 ・ 245 位粉絲
國立大學食品科學研究所畢業,現為一名食品技師兼食品研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確資訊!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁 https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421
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