"Έχω πάρει ένα από τα καλύτερα και λιγότερο αναμενόμενα αποτελέσματα-Spectra των αστέρων! Και όμορφα φάσματα με χρώματα και υπέροχες γραμμές. Ένα ακόμη βήμα και η χημική σύσταση του σύμπαντος θα αποκαλυφθεί », έγραψε ο αστροφυσικός Pierre Jules César Janssen στη σύζυγό του από ένα παρατηρητήριο στην Ιταλία το Δεκέμβριο του 1862. Οπλισμένοι με την τελευταία τεχνολογία της ημέρας και τις παρατηρήσεις άλλων δυτικών αστροφυσικών, Ο Janssen ήταν αποφασισμένος να ανοίξει τα μυστικά του γαλαξία.
Στις 18 Αυγούστου 1868, ο Janssen κατάφερε να το κάνει ακριβώς αυτό. Έγινε το πρώτο άτομο που παρατηρούσε ήλιο, ένα στοιχείο που δεν είχε δει ποτέ στη Γη, στο ηλιακό φάσμα. Την εποχή εκείνη όμως ο Janssen δεν ήξερε τι είχε δει - απλά ότι ήταν κάτι καινούργιο.
Τα μέσα της δεκαετίας του 1800 ήταν μια συναρπαστική στιγμή για να κοιτάξουμε τους ουρανούς. Ένα νέο όργανο που ονομάζεται φασματοσκόπιο ανέβαζε το πεδίο της αστρονομίας. Παρόμοια σε σχεδιασμό με ένα τηλεσκόπιο, το φασματοσκόπιο δούλευε σαν ένα υπέρ-τροφοδοτημένο πρίσμα, διασκορπίζοντας το φως σε μετρήσιμα μήκη κύματος. Ένα πρώιμο μοντέλο είχε επιτρέψει στον φυσικό Joseph Fraunhofer να παρατηρήσει τον ήλιο στις αρχές του 1800, αλλά ήταν μπερδεμένος από μαύρες γραμμές διακόπτοντας τα κανονικά χρώματα. Αυτές οι μαύρες γραμμές ονομάστηκαν για τον Fraunhofer, παρόλο που δεν κατάλαβε τι ήταν.
Αυτή η γνώση θα έρθει αρκετές δεκαετίες αργότερα, με τους Γερμανούς ερευνητές Gustav Kirchhoff και Robert Bunsen. Το 1859, οι Bunsen και Kirchoff ανακάλυψαν ότι η θέρμανση διαφόρων στοιχείων παρήγαγε φωτεινές γραμμές φωτός στο φασματοσκόπιο - και αυτές οι γραμμές φωτός μερικές φορές αντιστοιχούσαν στις σκοτεινές γραμμές Fraunhofer.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι φωτεινές γραμμές εμφανίστηκαν όταν κάηκε ένα θερμό αέριο. Για παράδειγμα, το υδρογόνο καίει πορτοκαλί, αλλά όταν παρατηρείται μέσω φασματοσκοπίου, γίνεται σαφές ότι το πορτοκαλί αποτελείται από πολλαπλά ατομικά στενά μήκη κύματος φωτός. Ομοίως, οι σκοτεινές γραμμές που ανακάλυψε ο Fraunhofer αντιπροσωπεύουν το φως που απορροφάται από ένα ψυχρότερο στοιχείο στην επιφάνεια του ήλιου. "Οι δύο επιστήμονες διαπίστωσαν ότι κάθε χημικό στοιχείο παράγει ένα μοναδικό φάσμα", γράφει το Αμερικανικό Ινστιτούτο Φυσικής. "Αυτό παρέχει ένα είδος« δακτυλικών αποτυπωμάτων »που μπορεί να επιβεβαιώσει την παρουσία αυτού του χημικού προϊόντος».
Αναλύοντας τα φάσματα εκπομπής συγκεκριμένων στοιχείων στο εργαστήριο και μετά γυρνώντας τα φασματοσκόπια τους στα αστέρια, οι ερευνητές θα μπορούσαν να κάνουν τη χημική σύνθεση όλων από τον ήλιο μας μέχρι τα αστέρια στον γαλαξία.
Ένα φασματοσκόπιο σχεδιασμένο για να κοιτάζει τον ήλιο. (Wikimedia Commons) "Πριν από το φασματοσκόπιο δεν είχατε καμία ιδέα για το τι είναι κατασκευασμένο ο ήλιος ή για το ποιες αστέρες είναι κατασκευασμένες", λέει η Deborah Warner, επιμελήτρια του τμήματος ιατρικής και επιστήμης του Εθνικού Μουσείου Αμερικανικής Ιστορίας. "Ξαφνικά υπάρχει αυτή η σχεδόν μαγική τεχνική με την οποία μπορείτε να γνωρίσετε τα στοιχεία αυτών των απομακρυσμένων σωμάτων. Τα νέα στοιχεία εμφανίζονται δεξιά και αριστερά επειδή έχετε αυτό το νέο εργαλείο. "
Ο Janssen έμεινε ανυπόμονος σε αυτή τη νέα μορφή ανάλυσης φωτός. Αν και έζησε στο Παρίσι, ταξίδεψε σε όλη την Ευρώπη και την Ασία αναζητώντας τα βέλτιστα πλεονεκτικά σημεία για την παρατήρηση του νυχτερινού ουρανού. Έζησε επίσης μετά από εκλείψεις, επισκέπτοντας την Ιταλία τον Φεβρουάριο του 1867 και στη συνέχεια πηγαίνει μέχρι το Guntur της Ινδίας για τη συνολική ηλιακή έκλειψη της 18ης Αυγούστου 1868. Η γαλλική κυβέρνηση και η εθνική Ακαδημία Επιστημών χρηματοδοτούσαν αυτή την αποστολή, ενός άλλου Γάλλου, που ξοδεύει περισσότερα από 75.000 φράγκα για τα δύο ταξίδια.
Αλλά το υψηλό κόστος θα αποδειχθεί άξια επένδυση. Την ημέρα της έκλειψης, οπλισμένη με το φασματοσκόπιο του, ο Janssen είδε κάτι εξαιρετικό: μια φωτεινή κίτρινη γραμμή του οποίου το μήκος κύματος δεν ταιριάζει με κανένα γνωστό στοιχείο. Το φάσμα ήρθε πιο κοντά στο μοτίβο του νατρίου, αλλά ήταν αρκετά ευδιάκριτο για να αξίζει τη δική του κατηγορία. Φαινόταν ότι ο Janssen είχε ανακαλύψει ένα νέο στοιχείο, που δεν είχε δει ποτέ στη Γη.
Την ίδια στιγμή, ο Janssen αποκάλυψε έναν νέο τρόπο παρατήρησης του ήλιου χωρίς την ανάγκη έκλειψης, χρησιμοποιώντας ένα τροποποιημένο πεδίο. Έστειλε λέξη για όλα αυτά στην Ακαδημία Επιστημών μετά την έκλειψη. Αλλά την ίδια εποχή, η Ακαδημία έλαβε το λόγο από τον αγγλικό αστρονόμο Norman Lockyer ότι είχε συμβεί σε μια εφεύρεση που του επέτρεπε να βλέπει τον ήλιο χωρίς την έκλειψη και είχε κάνει παρόμοια παρατήρηση. Με το έργο του κάθε ανθρώπου να επιβεβαιώνει το άλλο, ήταν δύσκολο να απονεμηθεί οριστική πίστωση και στις δύο. Ο αστρονόμος Hervé Faye πρότεινε κάτι συμβιβασμό: "Αντί να προσπαθήσουμε να αναλογίσουμε την αξία της ανακάλυψης και κατά συνέπεια να την μειώσουμε, θα ήταν καλύτερο να αποδώσουμε με ακρίβεια όλη την τιμή στους δύο αυτούς επιστήμονες, οι οποίοι χωρίζονται από μερικές χιλιάδες των μιλίων, έχουν όλοι την τύχη να φτάσουν στο άυλο και αόρατο με μια μέθοδο που είναι ίσως η πιο εκπληκτική που έχει συλλήψει η ιδιοφυΐα της παρατήρησης; "
Ο γάλλος αστροφυσικός Pierre Jules Janssen ταξίδεψε σε ολόκληρο τον κόσμο σε μια προσπάθεια να καταλάβει το σύμπαν και ήταν ο πρώτος που είδε το πρότυπο μήκους κύματος ηλίου στο φασματοσκόπιο του. (Wikimedia Commons) Οι δύο ερευνητές συμφώνησαν θερμά να μοιραστούν την τιμή της ανακάλυψης και αργότερα έγιναν στενοί φίλοι. Αλλά ακόμα και με τον ενθουσιασμό της παρατήρησής τους, τα ερωτήματα παρέμειναν. Οι πιο σημαντικές μεταξύ τους: Τι ακριβώς είχαν δει οι Janssen και Lockyer; Όλοι οι επιστήμονες δεν πίστευαν την παρατήρηση, καθώς ο Lockyer σύντομα θα μάθει. Αναζητώντας αποδείξεις για να υποστηρίξει τον ισχυρισμό ότι βοήθησε να ανακαλύψει ένα νέο στοιχείο, ο Lockyer πήγε στον αγγλικό χημικό Edward Frankland για να προσπαθήσει να αναπαράγει το πρότυπο μήκους κύματος στο εργαστήριο. Ο Frankland θεωρεί ότι μπορεί να προκληθεί από το υδρογόνο υπό ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις, αλλά απέτυχαν στις προσπάθειές τους να το αναδημιουργήσουν.
Ο σκεπτικισμός σχετικά με τη δυνατότητα ενός στοιχείου που υπάρχει στο διάστημα αλλά όχι στη Γη ίσως δεν αποτελεί έκπληξη, δεδομένου ότι ήταν το πρώτο του είδους του. Οι επιστήμονες ιστορικοί James L. Marshall και Virginia R. Marshall γράφουν ότι «ο Frankland, ίσως προσεκτικός λόγω των πολυάριθμων λανθασμένων« πρόσφατα ανακαλυμένων στοιχείων »που προέκυψαν από τα φάσματα υψηλής ανάλυσης που υπάρχουν σήμερα, υποστήριξε ότι δεν ήθελε να συνδέσει το όνομά του με αυτό φανταστικό στοιχείο ", έστω και αν ο Lockyer πήγε δημόσια, μεταγλωττίζοντας το" Helium ", μετά το ελληνικό όνομα για τον ήλιο.
Όλοι δεν ήταν τόσο επιφυλακτικοί. Ο αμερικανός επιστήμονας John William Draper εξέφρασε την ανακάλυψη το 1876 σε μια διεύθυνση στην εναρκτήρια συνεδρίαση της American Chemical Society. «Συχνά βλέπω τη φωτεινή κίτρινη ακτίνα που εκπέμπεται από τη χρωμοσφαίρια του ήλιου, από το άγνωστο αυτό στοιχείο, το ήλιο, όπως το έκαναν οι αστρονόμοι να το αποκαλούν. Φαίνεται να τρέμει με ενθουσιασμό για να πει την ιστορία της και πόσους αθέατους συντρόφους έχει », είπε ο Ντέπερ.
Το φασματοσκόπιο περνούσε από πολλαπλές επαναλήψεις και οι επιστήμονες συχνά ξετύλιζαν το σχέδιο μόνα τους. (Wikimedia Commons) Δεν ήταν μέχρι το 1882 ότι ένας φυσικός έβλεπε ήλιο στη Γη. Ο Ιταλός φυσικός Luigi Palmieri κατέγραψε την κίτρινη φασματική γραμμή στα δεδομένα του, ενώ αναλύει τη λάβα από το Βεζούβιο. Η ανακάλυψη αυτή ακολούθησε αργότερα από πειράματα που διεξήχθησαν στο αέριο από τον σκωτσέζο χημικό William Ramsay και από το 1895 οι ερευνητές θα μπορούσαν τελικά να δηλώσουν ότι το ήλιο υπήρχε τόσο στη Γη όσο και στον ήλιο. Ο Ramsay συνέχισε να δείχνει ότι το ήλιο ήταν προϊόν της ραδιενεργού αποσύνθεσης του ραδίου και το τοποθετούσε σε σχέση με άλλα στοιχεία του περιοδικού πίνακα.
Σήμερα, το ήλιο είναι πιθανότατα πιο γνωστό σήμερα ως το αέριο που γεμίζει μπαλόνια γενεθλίων, αλλά το φυσικό αέριο εξυπηρετεί επίσης σημαντικούς σκοπούς σε ιατρικά μηχανήματα (όπως σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας) καθώς και σε διαστημόπλοια και συσκευές παρακολούθησης ακτινοβολίας. Χρησιμοποιείται επίσης σε τμήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών, μικροσκόπια, αερόσακοι στα αυτοκίνητα και ο μεγάλος ανιχνευτής αδρονίων που χρησιμοποιείται σε πειράματα φυσικής. Πολλοί ανησυχούν για τις ελλείψεις του στοιχείου, αλλά μια μεγάλη κατάθεση που βρέθηκε στην Τανζανία σημαίνει ότι είμαστε πιθανώς καλά προμηθεύονται για αρκετό καιρό.
Όσο για τον Janssen, ξαπλώνει λίγο στις δάφνες του, αφού είδε το ηλιο στον ήλιο. Κατά τη διάρκεια της μακράς επιστημονικής του καριέρας, ταξίδεψε στο Περού, την Ελβετία, την Ιαπωνία, την Αλγερία και αλλού στην προσπάθειά του να κατανοήσει τον Κόσμο. Εξέδωσε ακόμα το Παρίσι σε ένα μπαλόνι ζεστού αέρα το 1870, όταν η πόλη ήταν υπό πολιορκία κατά τη διάρκεια του Γαλλο-Πρωσικού πολέμου. Πιστεύει ένθερμα στο έργο του, αφού γράφει: «Η μελέτη του φωτός θα μας δείξει τη φυσική οργάνωση του συστήματος του κόσμου».
Σημείωση του συντάκτη, 9/4/18: Μια προηγούμενη έκδοση αυτού του άρθρου δήλωσε ότι οι Lockyer και Janssen συμμερίζονται την πίστωση για την ανακάλυψη του ηλίου. Αυτό ήταν ανακριβές, καθώς το στοιχείο δεν είχε ακόμη αναγνωριστεί. Μοιράστηκαν πίστη για την ανακάλυψη ενός νέου τρόπου παρατήρησης του ήλιου χωρίς έκλειψη. Το άρθρο έχει τροποποιηθεί για να αντικατοπτρίζει αυτό.
