Ísmaðurinn Ötzi

Sækja fyrir iPad

Flest lík hverfa á örskömmum tíma. Það sem við köllum rotnun er ferill þar sem örverur nærast á dauðu holdi. Við það brotnar líkaminn niður og hverfur smám saman enda orðinn hluti af allra handa gerlum, sveppum og öðrum lífverur sem gert hafa hinn dána að mat sínum.

Örverurnar eru alls ekki alltaf utanaðkomandi. Utan á og innan í venjulegum mannslíkama iðar allt af lífi. Í maganum á þér eru á bilinu 500 til 1000 mismunandi örverutegundir. Annað eins hefur tekið sér bólfestu utan á húðinni. Og þá er eftir þarmaflóran. Allar smáverurnar sem halda til í meltingarveginum á manneskju og lifa á sömu fæðu og hún. Það kann að hljóma ótrúlegt en raunin er samt sú að í þörmum manneskju eru tíu sinnum fleiri örverur en frumur í öllum líkamanum!

Þegar manneskja deyr er þess yfirleitt skamms að bíða þar til þessar örverur – og örverur eða dýr úr umhverfinu byrja að háma í sig líkamann. Og þær borða þar til ekkert er eftir nema hörð grindin sem áðru bar líkamann uppi.

Eitt og annað getur orðið til að hægja á þessu ferli – til að mynda hafa varðveist furðu heilleg lík sem sokkið hafa í mýrar. Líklega eru merkilegustu tilfelli af slíku rúmlega 2000 ára gömul lík sem fundust í Danmörku.

Þessi maður er búinn að vera dáinn í meira en 2000 ár 

Raunar er svo sjaldgæft að finna heilleg lík sem eru meira en nokkurra mánaða gömul, hvað þá árþúsunda, að þegar svo vill til að slík lík finnast er oft kalla á lögregluna. Það er gengið út frá því að verið sé að rannsaka nýlegt morð en ekki ævafornan uppgröft.

Það þarf mjög sérstakar aðstæður til að lík varðveitist svona lengi. Á Suðurskautslandinu má finna fjöldann allan af dauðum selum, sem kom í ljós í aldursgreiningu að voru mörghundruð ára gamlir. Það tæki samt ekki nema nokkrar vikur eða mánuði fyrir seli norðar á hnettinum að rotna. 

Ástæða þess að selirnir rotna ekki er að ákveðin svæði Suðurskautsins eru óhemju þurr, þurrustu svæði jarðar. Þau flokkast til eyðimarka og aðstæður þar eru svo fjandsamlegar öllu lífi, jafnvel örverum, að líkin eyðast ekki (þótt þau skemmist í veðri og vindum).

Eitt af því skuggalegasta við að klífa Everest fjall (fyrir utan stöðugan lífsháska) eru lík fjallgöngukappa sem liggja út um allar trissur. Það sem deyr á Everest er skilið eftir á Everest. Það er nógu erfitt að koma sjálfum sér til og frá á fjallinu þótt maður reyni ekki að dröslast með lík fallinna líka. 

Þótt viðtekið sé að fyrstu tveir mennirnir á topp Everest hafi verið þeir Edmund Hillary og sjerpinn Tenzing Norgay (enginn veit hvor steig fyrstur á toppinn) þá er vitað mál að nærri þrjátíu árum áður en þeir fóru á toppinn voru tveir Bretar, Andrew Irvine og George Mallory komnir í kallfæri við sjálfan tindinn. Skyndilega hvarf skýjaþykknið frá tindinum og félagar þeirra neðar í fjallinu sáu þá. aðeins örfá hundruð metra frá takmarkinu. Svo hurfu þeir í skýin. Og sáust ekki framar.

Eða þar til leiðangur fann Mallory 75 árum seinna. Liggjandi á grúfu í grjótskriðu. Föl húðin sást gegnum vindtætt peysubakið. Það var ekki að sjá að líkið sem fannst árið 1999 væri frá því í júní 1924.

En algjört heimsmet í vísindasögunni er hann Ötzi, Ísmaðurinn. Hann fannst, ekki ósvipað Mallory, liggjandi á grúfu ofan á steini ofarlega í Ölpunum, nákvæmlega þar sem Ítalía og Austurríki liggja saman (sem átti eftir að valda deilum). Það voru hjón í fjallgöngu sem römbuðu á lík, sem þau töldu vera af föllnum fjallgöngumanni. Þau voru með myndavél og notuðu síðustu myndina á filmunni til að festa fundinn á filmu.

Strax daginn eftir flykktist fólk á staðinn. Líkið var grafið upp og þá kom í ljós stór steinn sem líkið lá á. Annar handleggur þess lá klemmdur undir því. Á öðrum fæti voru leyfar af undarlega gamaldags skó. Munir sem fundust við líkið þóttu gefa tilefni til að hugsanlega væri líkið eldra en svo að það væri af fjallgöngumanni sem hefði hrapað til baka á síðustu árum.

Ötzi reyndist sannarlega einstakur. Þarna var komið í mjög heillegu ástandi líkið af manni sem hafði dregið sinn síðasta andardrátt fyrir 5.300 árum!

Ef menn hefðu vitað það hefðu menn örugglega vandað sig betur við að ná honum úr ísnum og ekki höggvið hann lausan með ísöxi og skíðastöfum. Og örugglega vandað sig betur þegar þeir losuðu hann með því að rykkja honum til og rífa næstum af honum annan fótlegginn. Menn hefðu líka ekki leyft honum að þiðna svo að sveppir fóru að vaxa á honum – sem bregðast þurftist við með flóknum björgunaraðgerðum.

Ötzi er verðmætasta lík allra tíma. Í raun er það ómetanlegt. Og eftir langa baráttu fékk finnandinn (frúin, sem þá var orðin ekkja) 150.000 evrur í fundarlaun (24 milljónir króna að núvirði). 

Hvernig skyldi standa á því að eldgamalt og heldur ógeðslegt lík sé svo mikils virði?

Jú, má ég kynna: Ötzi. Elsta mann sem fundist hefur í heilu lagi á jörðinni. Ötzi hafði herðasítt hár, brún augu, var vöðvastæltur með húðflúr og liðagigt. Hann borðaði gjarnan fjallageitur og korn og var með liðagigt. Tveim mánuðum áður en hann dó hafði hann verið veikur en jafnað sig aftur. Hann var 45 eða 46 ára þegar hann dó – og dauðdaginn var ekki þægilegur.

Og þetta er aðeins upphafið að því sem við vitum um Ötzi. Það má eiginlega segja að Ötzi hafi fært evrópskum vísindamönnum jólin, ferna afmælisdaga og fermingarveislu allt í einum hnapp.

Það var tóm hundaheppni að Ötzi varðveittist í ísnum. Í fyrsta lagi er vitað að hann dó að vori eða snemmsumars (hann var með jurtir í maganum sem vaxa aðeins þá) en samt hlýtur að hafa snjóað tiltölulega fljótt yfir hann. Að öðrum kosti hefði hann örugglega verið étinn. En svo er það jökullinn sjálfur. Það er ekki óalgengt að fólk hverfi í jökla. Meira að segja á Íslandi er fjöldinn allur af fólki einhversstaðar inni í jöklum. En jökulinn skilar sínu, segir fólk oft. Og það er alveg rétt. Jöklar eru flæðandi, eins og ár. Þeir geyma ekki hluti árþúsundum saman innra með sér. Fyrr eða síðar spýtast hlutirnir út um jökulsporðinn (oft kramdir og mölbrotnir að vísu). Og jöklafræðingar voru nokkuð vissir um að elsti hluti jökulsins sem Ötzi fannst í hafi ekki verið meira en þúsund ára gamall. Hvernig getur þá meira en 5000 ára gamalt lík fundist í 1000 ára gömlum jökli. Og það efst í honum. Þar sem yngsti snjórinn er?

Svarið liggur í landslaginu. Ötzi lá á steini ofan í dálítilli lægð. Lægðin fylltist af ís sem kramdi hann fastan við steininn en jökullinn sjálfur myndaðist ofan á þeim ís og rann þvert yfir hann. Jökullinn rann því yfir Ötzi án þess að draga hann með.

Ötzi lá því í hyl eða gljúfri djúpt í jöklinum allt þar til ísinn bráðnaði nóg til að fólk rambaði á hann. 

Ötzi (hann fannst við Ötz-dal) var fluttur til Austurríkis þrátt fyrir að síðan kæmi í ljós að hann hefði lúrt Ítalíumegin í fjallinu. Ítalir kröfðust þess að fá hann aftur en samþykktu að hann yrði rannsakaður fyrst í Austurríki. Hann reyndist 13,75 kg sem benti til þess að þegar hann dó hafi hann verið um 50 kg. Hann hefur líka verið um 165 cm hár, sem var meðalhæð manna á þessum tíma. Beinin bentu til þess að hann hefði verið tæplega 46 ára. Húðin benti til þess að hann hefði verið ellilegur.

Fyrst gengu menn að því sem vísu að hann hefði verið bláeygður og gerð var brjóstmynd af honum þannig:

Hárið af honum fannst í hettu sem hann bar, sem og ýmislegt smálegt: hnífur, bakpokagrind, örvar, bogi, sveppir strengdir á band og fleira. Þar var einnig styttra krullað hár sem líklega var skegg.

Teknar voru ótal röntgenmyndir og sneiðmyndir og mörg sýni. Svo var hafist handa við að rannsaka hann.

Kolefnagreining (rannsókn á geislavirku kolefni) sýndi að hann var meira en 5.000 ára gamall (um 5.300) og frá mörkum járn- og bronsaldar. En margt við hann stemmdi illa við þekkingu okkar á þeim tíma.

Hann var með dauf húðflúr á nokkrum stöðum sem líklega hafa verið gerð til að deyfa sársauka (þau voru á sömu stöðum og nálastungur beinast að sem menn héldu að væri miklu yngri vísindi og í þokkabót austan úr Asíu). Hann hafði einkennilega beinabyggingu í fótum sem benti til þess að hann hefði gengið mikið (hirðir?) og skórnir hans voru miklu fullkomnari en menn höfðu áður talið mögulegt á þessum tíma. Hárið var fullt af mengandi málmum sem benti til þess að hann hefði andað að sér málmgufum (við að bræða málma í vopn eða önnur verkfæri) og hann var með ótrúlega fullkomna öxi úr bronsi (sem alls ekki er algeng í leyfum frá þessum tíma).

Ötzi var geymdur í frysti og svo liðu tíu ár. Þá sá einn af vísindamönnunum sem voru að rannsaka hann þetta:

Á myndinni er lítil svört ör sem bendir á hvítan blett á milli tveggja svartra stjarna. Hvaða blettur skyldi þetta vera?

Með því að taka sneiðmyndir og skoða fyrirbærið frá öðru sjónarhorni blasti sannleikurinn við.

Í annarri öxl Ötzi sat fastur örvaroddur. 

Ötzi hafði verið drepinn!

Fram að þessu höfðu menn gengið út frá því að hann hefði dáið úr kulda hátt uppi á fjalli. En nú blasti við að hann hafði verið skotinn í bakið með ör. Og það sem meira er, brátt fannst merki þess að hann hefði lent í hnífabardaga (hann var með skurð í lófanum) og þegar vel var að gáð var hann með brákað bein við annað augað sem líklega hefði dugað til að valda heilablæðingu.

Ötzi var þíddur upp á nýtt. Í níu klukkutíma (og aðeins níu) máttu færustu vísindamenn heims reyna að ná sýnum og rannsaka líkið. Eftir það þyrfti að frysta það aftur. Menn unnu á vöktum og skiptust á að vinna. 

Einn hópur reyndi að ná örvaroddinum en hætti við þegar ljóst varð að skera þyrfti burt töluvert mikið af kjöti til að komast að honum (það mátti ekki skemma líkið meira en nauðsynlegt var). Annar hópur fann í honum magann (sem hafði klínst upp í brjóstkassa undan þrýstingnum) og tók sýni úr honum. Enn einn hópur tók hluta af heilanum til að greina hvort orðið hefði blæðing. Loks var tekinn slatti af efni til að leita að DNA í.

Heilasýni tekið

Leitað að örinni

Magainnihald sótt

Niðurstaðan var merkileg. Með því að greina nákvæmt innihald magans var hægt að sjá að Ötzi hafði nýlokið að borða stóra máltíð þegar hann dó. Hann hafði borðað kjöt og korn saman. Fingurneglur hans sýndu að hann hafði veikst oft og verið veikur 8, 13 og 16 vikum áður en hann dó (veikin hafði verið verst nýlega).

Það benti til þess að hann hafi þjáðst af ólæknandi sjúkdómi. 

Hann var með snýkjuorma í meltingarveginum, sót í lungunum (líklega af því að anda að sér reyk í illa loftræstum rýmum) og þungmálma í hárinu.

En hinn raunverulegi fjársjóður fólst í DNA Ötzi. Þar kom eitt og annað merkilegt í ljós.

Í fyrsta lagi að Ötzi á enga afkomendur á lífi. Hans ætt virðist hafa dáið út. Hann er ekki sérlega skyldur Alpabúum dagsins í dag en þeim mun skyldari fólki á Ítalíu, sérstaklega Sikiley eða Sardiníu.

Hann var með gen sem gerir fólk brúneygt og gen sem veldur hjartveiki. Loks var hann með gen sem veldur liðagigt (sem fannst þegar menn fóru að leita að ummerkjum í líkinu).

Hann var ennfremur með mjólkuróþol. En hæfileiki fullorðinna til að geta drukkið mjólk er nýtilkominn og enn er það svo að færri jarðarbúar geta melt mjólk en þeir sem geta það ekki. Ákveðin ummerki eru þó í genum Ötzi að hæfileikinn til að melta mjólkurafurðir hafi verið byrjaður að þróast.

Með því að greina efni í líkama hans og tinnusteina í verkfærum hans og vopnum tókst loks að rekja líklegan fæðingarbæ Ötzi. Sem er smábær ekki svo langt frá staðnum sem hann fannst á (nokkrir tugir kílómetra).

Áframhaldandi DNA-rannsóknir hafa leitt í ljós að líklega er blóð úr fjórum öðrum manneskjum á Ötzi eða hlutum sem hann bar. Úr tveim ólíkum manneskjum á örvaroddi, einum á hnífnum hans og einum á kápunni hans.

Athygli vakti að aðeins tvær af fjölmörgum örvum hans voru tilbúnar. Hinar voru bara spýtur.

En mesta furðu vakti sú staðreynd að rándýr öxi fannst við líkið. Slíkir gripir voru fágætir og prýða m.a. hellamyndir í nágrenninu. Hvernig skyldi standa á því að morðinginn hafi ekki tekið hana með sér?

Maður skyldi ætla að það væri eðlilegt ef Ötzi hefði verið drepinn úr dálítilli fjarlægð. Skotinn með boga í bakið af nokkru færi. En, og þetta er stórt en, ef svo var hvernig stóð þá á því að búið var að taka örina sjálfa úr honum svo aðeins oddurinn sat eftir?

Ef morðinginn hefur gengið að honum og kippt örinni úr bakinu á honum hlyti hann að hafa haft gott tækifæri til að taka öxina.

Og úr hverjum var blóðið á kápunni? Það benti jafnvel til þess að hann hefði borið einhvern á bakinu. Það er vitað mál að Ötzi var ekki einstæðingur. Einn maður gat ekki smíðað svona öxi. Hann hlaut að tilheyra hóp. Hann var með húðflúr og sveppi (sem líklega voru sýklalyf þess tíma). 

Gat verið að hann hafi lent í bardaga og flúið upp í fjöllin með særðan félaga á bakinu? Var ráðist á hann? Eða gerði hann árás. Frjókorn á klæðnaði hans benda til þess að hann hafi verið nokkuð að heiman. Var hann kannski í ræningjaflokki? Eða var hann saklaus hirðir sem varð fyrir árás?

Ekkert af þessu vitum við enda er Ötzi sá eini sem við höfum fundið frá þessum tíma. Og líklega verða þeir ekki fleiri.

Rannsóknir halda áfram. Það mun taka mörg ár að vinna úr niðurstöðunum. Stöðugt koma fram nýjar kenningar. Ein segir að Ötzi hafi verið myrtur af félögum sínum. Önnur að hann hafi dáið annarsstaðar og verið fluttur upp á fjall til greftrunar (og bent er á steinhrúgu aðeins ofar í fjallinu).

Í ljósi þess að það tók áratug að uppgötva örvarodd í baki hans þá er aldrei að vita hvað framtíðin á eftir að leiða í ljós.

Í dag hvílir Ötzi í klefa í safni á Ítalíu. Þangað má fara til að kíkja á hann. En fyrir þá sem eiga ekki fyrir ferðinni má skoða hann hér (virkar ekki rétt á iPad) í allri sinni dýrð og öllu veldi.

Litrófsgreining

Þessi kafli er unnin í samstarfi við og upp úr samsvarandi kafla hjá Stjörnufræðivefnum. 

Sævar Helgi Bragason (2009). Litrófsgreining. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/alheimurinn/litrofsgreining. Sótt 15.1.2012 .

Litrófsgreining. Mynd: ESO

Þótt það hljómi lygilegt þá getum við horft aftur í tímann. Við getum séð, með berum augum, hluti sem eru ekki lengur til – eða eru breyttir. Raunar getum við bara horft aftur í tímann. Það er útilokað að sjá nokkurn hlut eins og hann er. Það er bara hægt að sjá þá eins og þeir voru.

Ástæða þess er sú að sjón byggir á ljósi. Og ljós ferðast. Það tekur tíma fyrir ljós t.d. frá peru að berast í augu þess sem sér peruna. Það ljós sem kemur í augun örvar frumur inni í auganu sem senda skilaboð til heilans. Heilinn býr þá til mynd úr skilaboðunum. Þetta er ekki svo ólíkt því að spila á píanó.

..

Segjum að þú kunnir ekkert á píanó. En fyrir framan þig eru píanó með nótum sem búið er að merkja með tölum frá 1 og upp í 88. Andspænis þér stendur manneskja sem lyftir spjaldi sem á stendur talan 55. Þú áttar þig og ýtir á nótu númer 55. Þá lyfir hún öðru spaldi: 73. Og þú slærð á nótu númer 73. Og svo áfram koll af kolli. Það verður til lag. En hver bjó til lagið og hvar varð það til?

Svarið er ekki svo einfalt. Það voru sannarlega ekki spjöldin sem bjuggu til tónana, það voru ekki einu sinni fingurnir sem ýttu á nóturnar. Hljóðin urðu til inni í píanóinu þegar litlir hamrar slógu strengi. En hamrarnir voru tengdir við nóturnar og nóturnar voru í snertingu við fingurna. Svo þarna er augljós orsakakeðja.

Eins er það með myndirnar sem þú sérð. Þótt þér finnist þú sjá hlutinn sjálfan þá sérðu aðeins mynd sem heilinn þinn hefur gert af honum. Þú getur svo dundað þér við að pæla í því hvort hluturinn er svona í „raun og veru“ eða hvort allir sjái alla hluti eins.

Um leið og ljós snertir augað verður til mynd á augabragði. En þetta ljós kann að hafa verið óratíma á leiðinni til augans. Og myndin sem verður til er af hlutnum sem gaf frá sér eða endurkastaði þessu ljósi. Frá sólinni okkar er 8 mínútna leið fyrir ljósið til okkar. Við sjáum því 8 mínútna gamla mynd af sólinni. Ef sólinn myndi springja í tætlur liðu 8 mínútur þar til við vissum af því – og allar þessar 8 mínútur myndum við sjá sólina skína friðsamlega eins og ekkert væri á himninum þótt hún væri ekki lengur til.

Sumir hlutir sem við sjáum eru ennþá lengra í burtu.

Og við vitum að einhverjar af þeim stjörnum sem við sjáum á himninum eru löngu hættar að vera til.

Nú stendur yfir æsispennandi leit að stöðum í Alheimi þar sem möguleiki er á að líf hafi þróast. Við beinum nákvæmum mælitækjum að ákveðnum stöðum á himninum og leitum að merkjum um reikistjörnur umhverfis stjörnur (sólir). Sérstaklega er verið að leita að reikistjörnum sem eru mátulega nærri en samt ekki of nærri sólunum sínum (og er þá miðað við að vatn geti verið fljótandi á yfirborði stjörnunnar en ekki frosið eða gufa). Miðað við mikilvægi vatns fyrir líf á jörðinni er ekki óskynsamlegt að ætla að það geti skipt máli fyrir líf annarsstaðar í geimnum.

Um daginn fundust tvær nýjar reikistjörnur (en menn eru farnir að finna þær með áður óþekktum hraða upp á síðkastið). Þær fundust með Keplersjónauka bandarísku geimferðastofnunarinnar (NASA). En þótt þær séu hvorugar líklegar til að geta borið líf þá vekur athygli hve ægilega langt þær eru í burtu. Ljósið frá annarri er búið að vera 4.900 ár á leiðinni til okkar og 5.400 frá hinni!

..

Ef við myndum nú finna reikistjörnu sem væri áþekk okkar og þar væri líf sem hefði þróast með svipuðum hætti og hér þá væri okkur vandi á höndum ef hún væri í 5.000 ljósára fjarlægð frá okkur. Þótt við myndum stara á plánetuna úr okkar sjónaukum og íbúar hennar til baka á okkur þá sæum við hvora aðra eins og við vorum fyrir 5.000 árum. Skilaboð frá okkur til þeirra tækju 5.000 ár að komast á leiðarenda og við þyrftum að bíða í 10.000 ár til að fá svar!

Kannski verður aldrei mögulegt að eiga samskipti við lífverur annarsstaðar í heiminum. Og þótt við yrðum þess áskynja að einhversstaðar væri líf þá halda sumir vísindamenn því fram að við ættum að snarhalda okkur saman og láta alls ekki vita af okkur. Ekki vegna þess að við óttumst svo mjög að geimverurnar væru framandi og óskiljanlegar – heldur einmitt vegna þess að við óttuðumst að þær séu líkar okkur. Því saga mannkyns er fyrst og síðast saga af sjálfselskri dýrategund sem hikar ekki við að leggja undir sig allt og alla án tillits til afleiðinganna.

Hér koma tvö tónlistarmyndbönd sem snúast um þetta þema. Tilhneigingu manna til að fara um með rányrkju og gripdeildum:

..
..

Kannski á heimsmyndin eftir að gerbreytast á næstu árum og áratugum. Kannski verður mögulegt að stytta sér leið gegnum geiminn eða gera ferðalög til fjarlægra staða möguleg. Ýmsar hugmyndir eru uppi. En ef það er eitt sem við vitum með vissu þá er það að heimurinn er sífellt að koma okkur á óvart.

Brian May, stjörnufræðingur og gítarleikari Queen, samdi fyrir löngu lag um áhrif þess ef langferðir í geimnum yrðu að möguleika. Flestir eru sammála um að ef geimfarar næðu að snúa aftur heim þá sé líklegast að allir þar hafi elst miklu meira en þeir.

..

En fyrst geimurinn er svona stór og fjarlægur, hvernig förum við þá að því að vita nokkurn skapaðan hlut?

Svarið er að það er hreint út sagt lygilegt hvað vísindamenn geta sagt mikið með því einu að skoða myndir okkar af hlutunum, ljósið sjálft. Ljós hefur nefnilega leyndan hæfileika. Það getur geymt gríðarlega mikið magn af upplýsingum.

Lengi héldu menn að ljós væri mjög einfalt fyrirbæri. Lítill bolti af orku sem ekkert væri hægt að rannsaka nema þá til að greina mismunandi liti í sundur. En ljós er miklu lúmskara en það. Það var mönnum lengi mikil ráðgáta hvernig ljós gat verið af mismunandi litum. Ýmsar kenningar voru uppi og fræg er tilraun Isaacs Newton þar sem hann braut ljósið upp með þrístrendingi og athugaði svo hvað myndi gerast ef hann leiddi aðeins einn lit aftur gegnum þrístrending.

Mynd: W.H. Freeman/Stjörnufræðivefurinn

..

Eins og við sjáum bognar ljósið en ef aðeins einum lit er hleypt inn í þrístrendind kemur aðeins einn litur út. Af þessu má draga tvær ályktanir: að hvítt ljós er samsett úr mismunandi litum sljóss og að mismunandi litir (sem ekki eru samsettir með sama hætti) beygja mismikið í þrístrendingi og koma því ekki saman út úr honum eins og þeir fóru inn í hann.

En það má brjóta ljós upp með fleiri aðferðum en að láta það skína gegnum þrístrending. Ein er að láta það skína gegnum örmjóa rifu, miklu mjórri en þá sem gula ljósið á myndinni fer gegnum.

Og sé það gert við ljósið frá sólinni okkar t.d. kemur nokkuð magnað í ljós. Skoðaðu myndina:

Gleypilínur í litróf sólar. Mynd: N.A.Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF

Það sem vekur athygli er ekki bara það að hvíta sólarljósið okkar er úr rauðu, bláu, grænu og gulu ljósi heldur hitt að það er eitthvað verulega bogið við ljósið. Það vantar í það. Það eru mörghundruð eyður í litrófinu.

Þessar litrófslínur voru algjör ráðgáta á sínum tíma. Það er eitthvað ofsalega undarlegt við það að það séu eyður eða göt í sólarljósinu. Þegar lausnin loks kom fram var hún eitursnjöll og í einu augnabliki opnaðist leið til upplýsingaöflunar um alheiminn sem fram að því hafði ekki einu sinni verið hugsanleg.

Og þó. Menn höfðu svosem haft vísbendingarnar fyrir framan sig.

Ein af sígildum efnafræðibrellum er að brenna ákveðin efni og sjá hvernig loginn breytir um lit.

..

Hvert frumefni hefur einkennandi lit við bruna. Og tilraunin sem hér um ræðir fór þannig fram að vísindamennirnir Róbert Bunsen og Gustav Kirchhoff brenndu hrein frumefni og leiddu ljósið frá loganum gegnum þrístrending. Við það gátu þeir séð nákvæmlega hvaða litasamsetning ljóss kom frá hvaða frumefni.

Tilraun Kirchhoffs og Bunsen sýndi að þegar efnasambönd eru hituð gefa þau frá sér litróf með björtum litrófslínum með ákveðnar bylgjulengdir. Mynd: W. H. Freeman og Stjörnufræðivefurinn.

Nú var hægt að kortleggja efni út frá því ljósi sem varð til þegar þau brunni. Það er ekki lítið afrek. Það er gríðarlega hentugt að geta greint einstök frumefni með því að taka bút af efninu og brenna það. Fyrir utan hvað það er fljótlegt. Smám saman varð til skrá yfir fingraför frumefnanna. Skrá sem hægt var að nota til samanburðar og rannsókna.

Það fer ekkert milli mála hvort frumefni er vetni eða helíum. Litróf þessara efna er gerólíkt. Og Bunsen og Kirchhoff gengu lengra. Þeir fundu ný frumefni þegar þeir rákust á efni sem höfðu áður óþekkt litróf. 

Sesíum er eitt:

Rúbidíum er annað:

En orðin sesíum (caesium) og rúbidíum tákna einmitt liti. Sesíum merkir gráblátt og rúbidíum rautt. Enda voru efnin nefnd eftir þeim litum sem voru mest áberandi við bruna þeirra.

Sesíum-logi

Rúbidíum-logi

Munurinn er ekki alltaf greinilegur með berum augum en þegar litrófið er greint hefur hvert frumefni sitt einstaka fingrafar.

En hvernig tengist þetta tvennt?

Jú, til að gera langa sögu stutta er hægt að máta eyðurnar í litunum frá sólinni við litina sem frumefnin gefa frá sér. Ef maður finnur samsvörun er hægt að fullyrða að ljósið frá sólinni hafi farið í gegnum viðkomandi frumefni á leið sinni til jarðar. Sjáum t.d. eyður í venjulegu sólarljósi borið saman við litrófið sem verður til við bruna járns (Fe):

Járn smellpassar við eyðurnar í sólarljósi. Af því má draga þá ályktun að utan um sólina er ský sem inniheldur járngufu. Og af því leiðir að það er járn í sólinni.

Því á sama hátt og frumefni senda frá sér aðeins ákveðna liti þá geta þau líka aðeins gleypt í sig ákveðna liti við ákveðnar aðstæður.

Svona eins og maður getur ímyndað sér að í fjarlægum skógi búi úlfar sem borði aðeins kanínur og mýs, villikettir sem éta mýs og fugla og birnir sem éta ber og hunang.

Ef maður sendi nú körfu með berjum, hunangi, músum, fuglum og kanínum í gegnum skóginn og tæki á móti henni hinum meginn og sæi að í hana vantaði aðeins fugla og mýs – þá gæti maður fullyrt að villikettir hafi rekist á körfuna á leið hennar. Ef í körfuna vantar kanínur, mýs, ber og hunang, gæti maður vitað að karfan hefur orðið á vegi bjarna/r og úlfa en ekki katta.

Segjum svo að maður rækist á í útjaðri skógarins mink. Og maður kryfði hann og fyndi í maga hans kanínur og fiska – þá gæti maður bætt fiski í körfuna við frekari rannsóknir.

Með þessu móti vitum við hvaða efni eru í fjarlægum stjörnum. Við skoðum einfaldlega ljósið frá þim, greinum litróf þess og berum saman við litróf allra þekktra frumefna. Með þessu móti getur ljósið borið til okkar mikið magn upplýsinga.