¹⁸O /¹⁶O比值和氣溫的關係到底夠不夠穩定呢?自從W. Dansgaard在1954發表那場降水中的氧同位素的文章後，他對這個問題持續抱著熱情，他知道不能用單單一場的雨水決定這兩者關係，畢竟形成雲雨有很多不同的機制。他檢查了許多水氣中同位素比例的各項影響因素，也引發其他科學研究者的興趣，投入海水和降水各種組成同位素相關的研究。

隔了十年之後，1964年W. Dansgaard發表了一份擴及全球大多數地區的研究報告，收集分別取自熱帶海面上的6個島嶼、17個中高緯度陸地地區，還有5個格陵蘭和6個南極研究站的數據。一再檢驗氧同位素與氣溫的關係。圖四顯示這項結果，以年平均近地表氣溫為橫軸，縱軸代表全年歷次降水的氧同位素平均比值。兩相比較，很清楚地存在一個十分有趣的現象，δ¹⁸ in ‰(或寫作δ₁₈O‰，代表¹⁸O /¹⁶O比值和標準值的差距)和赤道的平均海水組成相比都是負值，在平均溫越低的地表，降水中的¹⁸O /¹⁶O比值也就小越多。因此，我們找到了大自然在雨水及雪花留下的一個印痕，記載著同位素比例似乎會按著不同氣溫分配。明確建立這個關係之後，科學家就能透過氧同位素18的差異(δ¹⁸O)找到對應的氣溫。

圖四 建立降水中氧同位素與氣溫的關係

三、飄落的雪花為遠古大氣著書立述

與這項降水氧同位素研究同時並行的發展，是探究高緯度地區的科學研究，尤其是1957~58的國際物理年(International Geophysical Year)大工程，促使跨國科學團隊到達杳無人煙的冰冷遙遠地帶攜手合作，冰芯的研究在這個時期開始有大規模的國際整合計畫。在這段計畫中有14國投入北極圈研究，12個國家到達南極大陸，成就卓著的南極東方站(Vostok)是前蘇聯為主的團隊，就是在這個時期建立的。

飄落在格陵蘭和南極大陸上的冰雪，即使在夏天也難以融化。大多數的冰川有可能隨重力向下移動而逐漸遠離原地，但科學團隊仍然可以找到有些位置可能已持續千百年甚至更久的厚層積雪。東方站位在最接近地球南磁極的酷寒位置，海拔高度接近3.5公里，冬季氣溫往往達是攝氏零下65度，即使夏季也是低於冰點30度，最低溫還曾達零下89度的紀錄。

覆蓋的雪片彼此擠壓，在表面底下數十公尺深處(40~120公尺深)緊密成冰。挖掘這些冰層揭示了過去漫長歷史的氣候紀錄，雪花細縫間捕捉了當年的空氣(圖五)，這些孔隙在上方一層又一層逐年冰雪重量積壓下變為緊密，氣體之間的通道逐漸封鎖，便成為儲存在冰層中的大氣樣本。越深處的冰層氣泡受壓也會越來越小(圖六) ，釋放出這些氣泡讓我們可以取得遠古的大氣，從其中分析出各項氣體的組成，特別是溫室氣體的濃度。

圖五 從飄雪到堅冰的過程

圖六 冰芯標本的薄片

建立研究站以來冰芯研究首要解決的是鑽冰技術的困難，經歷許多失敗和新的技術改進發明，1980年代起陸陸續續有許多關鍵的冰芯研究發表在「自然」等重要科學期刊上。1987年東方站的冰芯研究發表一篇涵蓋長時期(第一份完整包含最近一次冰期與間冰期)的論文出爐，直到1996年已鑽到3623公尺深，因顧慮深鑽可能汙染該站深處的地下湖被迫停止，據此發表了保存42萬年氣候紀錄的漂亮成果，讓我們十分訝異古代的氣候竟然有著不尋常的規律(圖七)。

圖七 鑽取冰芯和東方站冰芯研究成果

東方站歷經近40年在這樣既乾燥又凍寒的冰天雪地工作，若不是俄國人強韌的民族性，怎耐地起如此漫長時間且極端嚴酷的天氣考驗? 圖七這項成果還真值得我們多花點力氣詳細地了解! 首先從時間軸上來看，最上側靛藍色的曲線為二氧化碳濃度，中間的深藍色代表氣溫，底下的綠色曲線是大氣中的甲烷濃度。右圖的橫軸向左延伸代表時間越接近現代，最右端是距今42萬年前，我們竟然能夠說得出當時大氣中CO₂的濃度不到300ppmv，氣溫(標示在右圖的左側)和現代很接近，而CH₄的濃度約為720ppbv。三條不同顏色的曲線看起來好像一起隨著節拍上下共舞，都有接近十萬年的周期變化。

冰芯研究成果不僅讓我們訝異原來過去冰期和間冰期的間隔有規律的周期，我們也從中掌握到很多了不起的數值，距今14萬年前氣溫比現今至少低了六度，是所謂極冷的【冰期】；在距離現代13萬年到12萬年之間是一段短暫的溫暖時期，氣溫可能比近年的平均還溫暖攝氏一兩度，可稱為【最近一次間冰期】；接著地球又歷經一段漫長時期的寒冷【冰期】，直到兩萬年前這段最近一次冰期才結束。

更讓我們倒抽一口氣的發現，是大氣中溫室氣體的濃度變化，在過去冰期或間冰期中，大氣的溫室氣體濃度和氣溫竟然有非常一致的相關性，地球溫暖時期溫室氣體濃度高；地球冰冷時溫室氣體濃度也隨著下降。然而，過去的大氣中二氧化碳的濃度變動都在180~300 ppmv之間，最多就是300。近年來大氣中溫室氣體濃度遽增，目前最新紀錄在2010年已達388ppmv。這讓我們不得不思考人類帶大量排放溫室氣體，究竟會讓地球面臨何等氣溫的改變?

你可能想追問，我們怎麼知道每一層冰的年齡? 這是一個很棒的問題，也是一項重大的科學研究問題，年代是如何決定的呢?不少人都聽說放射性元素可以定年這個技術，很可惜的是冰芯裡不容易找到放射性元素，我們知道的氧同位素都不具有放射性。說起來定年是另外一門大學問，最簡單地說，冰芯是有年輪的。因為季節交替的關係，一年中相對有明顯的降雪期與乾燥期，冰層會蒸發或在乾燥時期有較多灰層覆蓋，只要積雪足夠(一般而言，若可達到平均每年4公分的程度)，就能看到明顯的冰雪年輪(圖八_C)。當然，科學結論往往不是單一結果就能說服大眾，冰芯研究上也用盡各種其他證據來檢驗年代，不論依據大的火山爆發事件或者其他沉積物的特徵全都拿來派上用場，分別據以獨立地檢驗冰層的年代。

圖八 冰芯標本可從年輪取得年代、從冰晶的氧同位素推算氣溫，並從封存的氣泡中釋出古老大氣分析各項組成濃度。

同樣的，古代氣溫的詮釋並非只有冰芯【氧同位素】單一的證據，氣溫和大氣濃度也不是東方站僅此一家的研究結果，另一個在南極大陸的歐盟團隊 (EPICA)獲得了接近80萬年的冰芯記錄，其中近40萬年的紀錄和東方站非常雷同(圖九)。

虛無飄渺的遠古大氣，竟然保留著這麼多精采的記載，不會讓你感到很驚喜嗎?然而仔細回想，能從冰芯找到這麼豐富的詳情記載，這項極為獨特的遠古氣候典藏紀錄，是建立在前人聰明的腦袋和鍥而不捨的研究精神上。或許你也聽說，關於氣候變遷目前存在很多強烈的爭議，這倒是真的! 你得謹記不論誰說甚麼，科學精神就是不願意道聽塗說，輕易地被人牽著走。你可以提出很多問題，必定也能找到許多管道去探究，因為科學的價值就在於所有公開的結果人人都能仔細地再三檢驗。

圖九 從南極兩處不同地點得到的冰芯，有近似雷同的紀錄

參考資料出處

圖四 (左) W. DANSGA4RD(1964), Stable isotopes in precipitation, Tellus XVI. (右) W.F., Ruddiman(2001) Earth’s Climate Past and Future, W.H. Freeman and Company, P.152.

圖五 修改自 www.sciencelearn.org.nz

圖六 C.C., Jr., Langway(2008), The history of early polar ice cores. Hanover, NH, US Army Corps of Engineering.

圖七和圖八圖片綜合自

http://nicl.usgs.gov/. http://en.wikipedia.org/wiki/Ice_core , http://en.wikipedia.org/wiki/Vostok,_Antarctica , http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/icecore.html及,http://en.wikipedia.org/wiki/European_Project_for_Ice_Coring_in_Antarctica 等

圖九 http://en.wikipedia.org/wiki/File:EPICA_delta_D_plot.svg

植物性人造奶油是透過改變脂肪長鏈的結構，讓液態的植物性油變成半固態狀，並且入口即化，受到許多人喜愛。

文／楊嘉慧；審稿／輔仁大學食品科學系教授　陳炳輝

在麵包上塗抹香滑的人造奶油，是許多人的早餐選擇，尤其對於忙碌的現代人而言，不需等待回溫、自冰箱取出即可馬上使用的人造奶油，是相當方便的塗抹食料。植物性人造奶油不論是條裝或盒裝，都是調配成能在室溫下塗抹，並且入口即化，不像奶油硬實，又易於保存，因此很受大眾歡迎。

軟硬度由脂肪酸決定

奶油與人造奶油軟硬程度的差異，主要在二者的飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸比例不同（脂肪是脂肪酸與甘油組成的三酸甘油酯，其中脂肪酸可分為飽和與不飽和脂肪酸）。飽和脂肪酸是碳鏈上沒有雙鍵，不飽和脂肪酸是碳與碳之間有一個或多個雙鍵，雙鍵處容易有彎折。飽和脂肪酸彼此之間通常能有秩序而緊密的排列在一起，但不飽和脂肪酸就不容易形成這樣整齊、緊密的結構，因此飽和脂肪酸含量高的動物性脂肪，例如飽和脂肪酸佔了 50% 的牛油、佔了 40% 的豬油等，在室溫下就呈固態；而大豆油、玉米油、葵花籽油、橄欖油等，飽和脂肪酸都不到 15%，這些油即使放入冰箱冷藏，也不會凝固。

輔仁大學食品科學系教授陳炳輝表示，奶油的脂肪來源是牛奶，其做法是先藉由離心機分離牛奶中的脂肪與水，取出脂肪含量高的濃縮鮮奶油，再對鮮奶油進行連續數十分鐘的攪拌。鮮奶油中有許多微小脂肪球，內包覆著脂肪，攪拌過程會使脂肪球破裂，釋出裡面的脂肪。這些脂肪彼此聚在一起後，不斷變大，就成了奶油。奶油的飽和脂肪酸約佔 60%，因此硬度相當高。理論上，若能增加奶油不飽和脂肪酸的比例，是可以降低其熔點及硬度，例如可與其他不飽和脂肪酸含量高的植物油混合製成，然而奶油中的飽和脂肪酸會有膽固醇的問題，因此現在多半是對液態植物油進行「部份氫化」處理。

氫化處理是好？是壞？植物性人造奶油的脂肪是來自大豆油、玉米油、葵花籽油、菜籽油等多種植物油混合而成。陳炳輝表示，部份氫化處理是在植物油裡加入鎳金屬當催化劑，接著將油加熱至 200℃ 高溫，並以高壓泵注入氫氣，讓氫氣與不飽和脂肪酸中的雙鍵發生反應，使雙鍵變成單鍵，形成飽和脂肪酸，此為氫化脂肪。

植物油部份氫化處理的好處是可以藉由提高飽和脂肪酸的比例，讓液態油呈半固態，亦即含有適當比例的半固態脂肪和液態油。固態脂肪的含量多寡決定了人造奶油軟硬程度，例如市售條裝人造奶油的固態脂肪就比盒裝的多，因而比較硬。然而，氫化過程會造成部份不飽和脂肪酸中的雙鍵位置移動及氫原子重新排列，產生反式脂肪酸。自然界存在的不飽和脂肪酸都是順式脂肪酸，即兩個氫原子在雙鍵的同一邊，而氫化過程產生的反式脂肪酸是兩個氫原子在雙鍵的不同側，其結構不像順式脂肪酸，特性更像飽和脂肪酸，也有助於提升人造奶油的硬度。

近 20~30 年的研究發現，食用反式脂肪會增加人體中低密度膽固醇（LDL，俗稱壞膽固醇）的濃度，及降低高密度膽固醇（HDL，俗稱好膽固醇）的濃度，可能導致冠狀心血管疾病的發生，因此歐洲已有許多國家嚴格規定食品中反式脂肪酸的含量不得超過5%，有些更訂到2%以下；而在台灣及多數國家，都是規定製造商必須在食品包裝標明是否含反式脂肪。

現在的廠商則發展出改良氫化反應條件，如在低溫高壓環境下反應、改用價格昂貴的催化劑等，減少副產物反式脂肪的生成；完全氫化處理（即將植物油中所有的雙鍵都反應變成飽和脂肪酸）的植物油不會有反式脂肪產生，因此目前也有人將完全氫化的植物油與天然植物油相混合使用。因此選購人造奶油時，可多方比較，找出最健康的品牌及成份，就能安心享用人造奶油的美味。

最早的人造奶油

人造奶油的誕生是在 1870 年代前後。當時拿破崙為了解決人口增加，人民營養不良的問題，特別撥出一筆獎金，鼓勵人民發明如奶油般營養的食物。之後，法國化學家梅熱–穆里埃（Hippolyte Mege-Mouries）就發明出人造奶油。

穆里埃的人造奶油與現在的氫化油不同，他還是使用動物性脂肪，方法是把濃縮的牛油加入牛乳、鹽等調味，進行攪拌，之後以冷水冷卻，使其凝固，再將它揉搓至濃稠程度。穆里埃後來在法國建廠生產，產品名稱是「oleumargarine（「oleum」是拉丁文的「油」，「margarine」是「珍珠」）」，為珍珠油的意思，不過後來簡稱為margarine，即「乳瑪琳」，而它也成了人造奶油的代名詞。

到了 1880 年代，美國人開始大規模生產人造奶油，不過，當時受到乳製品工業及部份政界人士反對，使得人造奶油的生產長期受到稅目的限制。後來氫化技術發明，植物性人造奶油漸漸取代動物性人造奶油，而到了1930年代，美國人造奶油製造商開始使用美國本地生產的植物油後，得到生產棉籽和大豆廠商的支持，多數的州逐漸取消對人造奶油的限制，使人造奶油在美國的銷售量趕上了許多歐洲國家。

延伸閱讀

《其實，你一直吃錯油》，山田豐文著，天下文化出版

《化學分子世界導覽》，艾金斯著，天下文化出版

高中課本《基礎化學》

【欲閱讀完整的豐富內容，請參閱http://sa.ylib.com/saeasylearn/saeasylearnshow.asp?FDocNo=1493&CL=86】

【科學Easy Learn網路版‧行政院國科會補助案】

火星是太陽系第四顆行星，也是八大行星中，最接地球的行星，自古人們就對它充滿各種幻想，也是一直以來，科學家尋找外星人存在與否的第一首選星球。

火星色紅似火，尤其是在晴朗的夜空裏，更是分外搶眼，代表著戰神馬爾斯（Mars）閃爍如火的光芒，其神秘的光輝，千古以來，總是吸引著人們無限的遐思。

災難與不祥之星

火星是太陽系八大行星中，由内往外算起的第四顆行星，屬於類地行星，也是八大行星中，表面環境最接近地球的。因此，長久以來，關於火星人的想像，一直是科幻小說與電影投入的焦點題材。火星也是科學家重點探測的行星，儘管火星人的存在已被推翻，關於移民火星的可行性，仍是電影與小說的關注所在。

火星為一個沙漠星球，表面充滿著沙丘、礫石，並沒有穩定的液體存在，其色如火，主因地表的赤鐵礦（氧化鐵）。火星直徑6794公里，約為地球的一半，質量則是地球的0.107倍。其表面上，佈滿著隕石的坑洞、熔岩的平原、以及巨大的火山及峽谷。值得一提的是，火星上有一個巨大的奧林帕斯（Olympus）火山，也正是希臘神話故事的主要舞台，有關於天神宙斯、天后希拉等眾神的神話故事，就是從眾神居住的仙境－奧林帕斯山，所傳頌出來的！

在我國古代，把火星稱為「熒惑」，認為當火星出現時，必有災禍、戰事發生，在占星學上象徵不好的天象。而發生「熒惑守心」現象時，在中國歷史上就曾經有皇帝駕崩與宰相下台等不祥的事件，包括秦始皇的死亡、之後的皇室亂象，以及漢高祖崩殂前，都曾經有「熒惑守心」出現。所謂「熒惑守心」，是指熒惑在心宿發生由順行轉為逆行，或由逆行轉為順行的情形，且停留在心宿附近一段時期。熒惑是指火星，心宿則是中國二十八宿之一，屬於蒼龍七宿，心宿指的是皇帝，其前後兩顆星代表皇子。心宿是天蠍座中頭部的三顆星，其中最亮的紅色一等亮星─心宿二，其紅光如火似血，我國古代稱之為「大火」。而天蠍座為黃道十二宮之一，當火星在黃道附近移動，且出現留守在天蠍座的罕見的天象時，即為中國古代被視為最不祥的「熒惑守心」。

以現代的觀點，由於地球的自轉，一般恆星都是東昇西落，但是靠近地球的火星，因為是外行星，當兩顆行星運行軌道接近時，相較於公轉軌道較靠近太陽的地球，地球公轉的速度會追過火星，形成由地球角度觀察，會出現順行與逆行的特殊天象。

同樣地，在西方，火星被稱為Mars，也就是戰神的意思，也與戰爭緊密相連。在古希臘、羅馬的神話故事裡，火星的守護神—戰神—希臘稱為阿瑞斯（Ares），羅馬人稱他為馬爾斯（Mars），天性勇猛、殘暴，一生之中製造了無數的紛爭、殺戮，所以也被稱為“暴亂之神”。 因此，火星既然以羅馬的戰神馬爾斯(Mars)為名，他的兩個小的、不規則的衛星就取用了戰神的兩個兒子弗伯斯(Phobos)及迪摩斯(Deimos)為名。另有一說，火星的兩個月亮：Phobos（恐懼）和Deimos（驚慌），是得名於古希臘神話中－為戰神阿瑞斯拉車的兩匹馬。

戰神、火神與愛神的不解習題

戰神的火爆形象與愛神的風華絕代之貌，中間夾著長相最為醜陋的火神，可說是奧林帕斯山上，最為神奇的一頁神話。話說由天神烏拉諾斯的遺體，自海中的泡沫誕生的愛神維納斯，其絕色的美貌傾倒所有天界的眾神，就連天神宙斯也對她垂涎不已。但是這樣豔冠群神的愛神，最後卻最下嫁給最為醜陋的火神，果然是造物弄神。

火神赫菲斯托斯也是工匠之神，是天神宙斯與天后希拉之子，出生就又醜又惹人嫌，自小被宙斯丟到山谷成了瘸子。但是他憑著特有的冶煉天分，成了十二大主神之一的火神與工匠之神。不過，長大後卻沒人願意嫁給他，於是他製作了一個巧奪天工的椅子給母親希拉，希拉看了很高興就坐了下去，卻被其中的機關給困住了。火神開出條件：要求希拉將愛神取配給他，於是成就了這一樁相當不協調的婚事。火神為了表達對愛神的心意，特別製作了一條金色的腰帶送給維納斯，這讓維納斯更為閃閃動人，奧林帕斯山上的天神更加抵擋不住愛神的誘惑魅力。

儘管愛神不情願地嫁給了火神，但是愛神熱愛自由與處處留情的韻事可從沒停過。而戰神馬爾斯就是愛神維納斯的主要情人之一。火神對於愛神的偷情韻事當然不能忍受，他在床上設計了一套精巧的機關，計畫一舉擒拿這對男女。果然這天戰神與愛神在床上相好時，被這機關給當場捉住了。火神將兩人送到天神宙斯面前，要好好討個公道。豈知天神宙斯與其他眾神都與愛神有著曖昧關係，紛紛表示，就是因為火神送給愛神的金色腰帶，讓眾神無法抵擋，包括戰神也是，因此，戰神應是無辜的。這事就此不了了之，也讓火神的綠帽子戴的可真難堪啊！

伊利亞德的殘暴形象

戰神是天神宙斯與天后希拉所生，在希臘神話故事中，戰神阿瑞斯是一個不受歡迎的角色，為人性情殘暴，喜愛戰場上的刀光劍影，以製造紛擾與殺戮為能事，而圍繞在他左右的則是代表恐懼、戰慄、驚慌、畏懼等幾個兒子，還有他被稱為「紛擾之母」的妹妹「傾軋女神」厄麗絲（Iris）及她的兒子「鬥爭」，果然是集紛亂與戰事之大成。

在著名的戰爭史詩「伊利亞德」中，即記載著戰神阿瑞斯的事蹟。這個以記載長達十年之久的戰爭「特洛伊」為主的史詩故事，即是受到「傾軋女神」厄麗絲（Iris）的搗亂為開端，她是一位在奧林帕斯仙境中，最不受歡迎的搗蛋鬼，為了報復一次未被邀請的婚宴，她丟下了一顆金蘋果，寫者：「給最美的女神」，為此，天后希拉、愛神維納斯，以及智慧女神雅典娜，無不絞盡腦汁想獲選，最後天神宙斯點名由特洛伊城的年輕王子—傑出的美人鑑賞家巴黎士來評判，懦弱的巴黎士選擇了柔弱的愛神維納斯，然後又受到維納斯的唆使，搶走了絕世美女海倫，而爆發了希臘人集結大軍攻打特洛伊城的戰爭。

在特洛伊戰爭的前九年間，希臘人與特洛伊雙方勝負難分，後來因為希臘人搶走了一位阿波羅神廟祭司的女兒克萊賽絲，祭司向阿波羅求救，阿波羅也加入了戰局。於是這一場地上之戰，也捲入了奧林帕斯山的天神們，為爭奪金蘋果的三位女神之一的「智慧女神」雅典娜，自然是與愛神維納斯所引發戰端的特洛伊城方面敵對，而戰神身為愛神的情郎，自然是站在愛神—維納斯這一邊，於是戰神的隨眾們—恐懼、毀滅、傾軋等，也就在這一場戰役中鼓動著，讓人們不斷地自相殘殺、血流滿地，這也是戰神與結其所能壞事的同伴們，在特洛伊戰爭中的最大「貢獻」。

不過，向來就很討厭戰神的天后希拉，當她發現戰神也在特洛伊戰爭中搗亂時，即取得天神宙斯的同意，一同站在雅典娜這一方。英勇的雅典娜有著宙斯的雷霆甲護身，在戰場中驍勇善戰，舉起長矛就向戰神刺去，把戰神刺的人仰馬翻，立即敗下陣來，最後虧得他的情人—愛神維納斯的攙扶，才從戰場中全身而退。

三月的由來

儘管在希臘中的戰神阿瑞斯是個生性殘暴、具破壞力、惹事又懦弱的討厭鬼，但是他卻深獲羅馬人的愛戴，在羅馬神話故事中，他也是羅馬始祖之父。話說，調情高手阿瑞斯與維納斯偷情，生下了美女哈摩尼雅、美童邱比特、安提伊羅斯等三子女。他另外又與神廟女巫伊麗雅同居，生下羅馬的始祖羅馬拉斯與雷姆斯雙胞胎兄弟。因此，在羅馬神話中的戰神馬爾斯就與阿瑞斯合而為一，同時也是羅馬人供奉的豐收之神，每年到了三月，羅馬人就會舉行盛大的慶典活動，來表達對馬爾斯的崇敬與信仰，羅馬人亦將馬爾斯視為羅馬的守護神。

三月的由來，就是取名自羅馬戰神馬爾斯，在羅馬人眼中，Mars 是一個英勇無敵的神，羅馬人也把Mars跟雷和閃電聯想在一起，因為在三月裡，風強雨大，且時常出現雷電，氣候不定，與軍事家常發動戰爭相似，所以用戰神之名來命名。

在占星學上，火星是牡羊座與天蠍座的守護星，屬於占星中的第二大凶星（第一大凶星為土星），屬於男性、陽性的星座，代表衝勁、野心、權力、慾望、競爭、死亡等。