溫度是料理的精髓 Solar system thermal history

我曾經在一次會議聽到兩位科學家為了舒肥(註1)白煮蛋應該設定在62或64°C而爭論不休,長達數年。

細細想來,溫度其實是個複雜的概念,溫度是環境、也是條件,要完整描述溫度,同時要描述溫度差異、溫度變化。差異指誰高誰低、又差多少,變化可以在不同位置不同時間,變得快亦或是變得慢。回到白煮蛋的問題。白煮蛋因為加熱而使蛋白質發生不可逆的變性反應,熟蛋不會因為降溫又變成生蛋,蛋白的變性溫度(註2)在62-65°C,而蛋黃則是65-70°C,這微小的差異,就是煮出美好流動半熟蛋黃的關鍵!蛋白煮熟了但是蛋黃還沒熟,要達到這樣的成果,聰明的你可能可以想到不只一種做法。

最直覺的作法便是:不要煮那麼熟。趁蛋黃還沒熟趕快把蛋從滾水撈出泡冷水降溫,這就很挑戰技術囉,因為看不到蛋的內部,不同的爐具、鍋具、水量,都需要實驗幾次找出最適合的加熱時間。這個料理法依據的關鍵原理是:「熱能的傳遞需要時間」,雖然在100°C的開水裡,蛋不會馬上變成100°C,而是由外而內漸漸升溫,蛋白煮熟了,但是蛋黃還沒到達煮熟的溫度,就又被冷卻了。

不用計時的作法則是:舒肥料理。恆溫長時間的加熱,讓整顆蛋跟外面的水達到熱平衡,處於完全相同的溫度,而這個溫度應該要介於62到70°(註3),若你能精確地控制溫度,那到底該是六十幾度呢?這就是個見仁見智的問題,有討論(吵架)的空間,因為蛋白和蛋黃都是混合物,有一個變性的溫度範圍,而不是一個點,不完全變性的成果,就要看各人的的口味喜好。

扯這麼遠,我以為今天要講的是太陽系!其實沒錯,一顆雞蛋就是我們的小宇宙了,天文學家的任務就是,給我一顆雞蛋,我想辦法告訴你這到底當初是怎麼煮的!

太陽系也是煮出來的,但故事跟白煮蛋有點不一樣,首先就要講講隕石當中最常見的球粒隕石(chondrite),這類隕石的最大特徵就是裡面的球狀矽酸鹽礦物結晶,當你拿到一顆球粒隕石,馬上就能鐵口直斷,這樣一顆石頭絕對是太空的產物,唯有漂浮在太空中,才能形成球型的結晶。再來就可以看看其他的組成,除了隕石球粒(chondrule)外,另兩個明顯可見的組成分別是富鈣鋁包體(CAI; Calcium-Aluminium-Rich Inclusion)和隕石基質(matrix),太陽系形成的歷史秘密,就有許多藏在這樣的隕石當中。

形成太陽系的原始星雲絕大部分由氫氣和氦氣組成,裡頭有百分之一的質量是星際塵埃,這些塵埃,說白了是砂礫、是石頭、更是地球上可見所有物體的組成材料。原太陽誕生之時,發出高能量的強光,強到足以將這些塵埃全部昇華(註4)氣化,太陽系內大部分的固態物質都是在這之後重新冷卻凝結形成的,溫度由高至低,有一系列的礦物可以凝華(註5)成型,由一團混合的離子氣體,數種排列組合可以產生許多種礦物,最先形成的就是熔融溫度最高的CAI,也稱作耐火礦物或難熔礦物,這是太陽系內可以找到最古老的礦物,約形成於1200°C,溫度逐漸下降,鈣鋁等高熔點成分也漸漸用完,離子氣體的組成漸漸改變,當溫度降到900°C左右,球粒開始形成,主要是鐵鎂矽酸鹽礦物,最後剩下的成分會在快速冷卻的過程中形成細粒結晶,構成隕石的基質。

單一礦物的同位素定年,可以告訴我們它形成的時間,太陽系的年齡,45.67億年,就是用最老的礦物CAI來定義的,而礦物的晶形結構,則告訴我們他當初是怎麼冷卻的,是迅速的降溫?還是在相對穩定的環境中慢慢冷卻?溫度大致上決定了礦物的化學組成,而冷卻的速率則會影響到礦物結晶的過程,就像要做威士忌岩石冰塊,必須得非常慢速的冷凍,冷卻得越慢.則結晶越大越美。這些在不同時期不同溫度形成的礦物,最終黏合在一起形成太陽系小天體,有一日碎裂穿過大氣層掉到地球表面,撿起這樣一顆隕石,它可是幾乎經歷了太陽系的全部歷史,就待你解密。

當然,光是球粒隕石就分了好多類,太陽系裡掉到地球上的也不是只有球粒隕石,有些隕石的來源甚至是經歷過各種作用而喪失原始樣貌的太陽系天體,就像面對一桌滿漢全席,要你推論出在廚房裡到底發生了哪些事,每一道菜是經過了哪些工序、又是在哪一個爐子上被烹煮出來的,天文學家重建太陽系歷史的挑戰由此可以想像!

註1:低於沸點溫度的恆溫長時間料理方法
註2:化學性質發生變化,就是煮熟啦!
註3:「分子美食學」(Molecular Gastronomy)倡導者艾維提斯(Hervé This)將65°C烹調的蛋取名為「完美的蛋」(oeuf parfait )
註4:物質由固態轉變為氣態的過程
註5:物質由氣態轉變為固態的過程

撰文者:李悅寧

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