tiedetöppäykset

Tiedetöppäysjoulukalenteri 24: Kosmonauttien peruutettu kuumatka

Ti, 12/24/2019 - 10:32 Jari Mäkinen
N1-raketti ja Neuvostoliiton avaruusjohtajia

51 vuotta sitten jouluna Apollo 8 kiersi Kuuta. Kolmen astronautin kuumatkan myötä Yhdysvaltain ja Neuvostoliiton kiihkeä avaruuskilpa päättyi, vaikka vasta Apollo 11:n lento heinäkuussa 1969 toi "voiton" Amerikkaan. Rautaesiripun toisella puolella oli tapahtunut kenties kalleimmaksi tullut tieteellistekninen töppäys ikinä.

Neuvostoliitto oli avaruusajan alussa aivan omassa luokassaan. Se onnistui lähettämään ensimmäisenä avaruuteen niin satelliitin kuin ihmisenkin, ja ero oli suuri paitsi ajassa, niin myös teknisesti: itänaapurin raketti oli voimakkaampi ja avaruuslaitteet parempia.

Kahdesta nolosta häviöstä suivaantunut presidentti John F. Kennedy päätti lähettää vuonna 1961 amerikkalaiset ensinnä Kuuhun, ja polkaisi käyntiin massiivisen Apollo-ohjelman. Sen säikäyttämänä Neuvostoliitto puolestaan päätti myös lähettää kosmonautit kohti Kuuta. 

Tosin Kennedy tarjosi Neuvostoliitolla mahdollisuutta lentää Kuuhun yhdessä; on vaikea sanoa oliko kyse teatterista vai aidosta tarjouksesta, mutta ulos oli selvä. Nikita Hruštšov totesi Neuvostoliiton avaruussaavutukset mielessään, että “jos amerikkalaiset lähettävät astronautin avaruuteen, me lähetämme kaksi kosmonauttia, jos hekin lähettävät kaksi, niin me lähetämme kolme, ja jos he lentävät Kuuhun, niin me lennämme ennen heitä”.

Neuvostoliitossa käynnistettiinkin oma kuulento-ohjelma. Avaruusohjelmaa johtanut Sergei Korolev (otsikkokuvassa alhaalla keskellä) suunnitteli jo suurta N1-nimistä rakettia, ja hahmotteli samalla myös nopeammin toteutettavaa ratkaisua, missä Sojuz-raketeilla voitaisiin toteuttaa lento Kuuhun: kuualukset ja laskeutumiskapselit lähetettäisiin omilla raketeillaan.

Mutta sitten politiikka ja henkilösuhteet astuivat peliin. Korolevia ei nimettykään kuuhankkeen pääsuunnittelijaksi. 

Korolevin kilpakumppani oli jo aiemmin ollut Valentin Glusko (otsikkokuvassa alhaalla oikealla). Eräs hänen parhaimmista työtovereistaan oli sotilaallisia ohjuksia kehittänyt Vladimir Tselomei (otsikkokuvassa vasemmalla), jonka hyvä ystävä oli Hruštšovin poika Sergei. Tämä varmaankin vaikutti siihen, että Korolev joutui Kremlin epäsuosioon, ja niin kuulennot annettiin työparin Glusko & Tselomei tehtäväksi.

He alkoivat suunnitella miehitettyä lentoa Kuun ympäri jo lokakuuksi 1967, vallankumouksen 50. vuosipäivän kunniaksi. Ensimmäisen avaruuskävelyn tehneen, kokeneen kosmonautin Aleksei Leonovin johtama pilottiryhmä lähetettiin riskialttiiseen kuulentokoulutukseen. 

Tarkoituksena oli kehittää nykyisin Proton-nimisenä tunnettava kantorakettia UR-500, joka olisi kyennyt sinkoamaan Korolevin tiimin suunnitteleman kuualuksen, Sojuzin, juuri ja juuri ympäri Kuun. Kuuhun laskeutumista vasten olisi tarvittu toinen rakettilaukaisu, jonka kyydissä oli kuumoduuli. Alukset olisivat telakoituneet Maan kiertoradalla.
 

N1:n mallikappale laukaisualustalla vuonna 1967

N1:n mallikappale laukaisualustalla vuonna 1967.

 

Politbyroo antoi kuitenkin Hruštšoville kenkää syksyllä 1964, jolloin Korolevin asema parani jälleen. Työ N1:n kanssa saattoi jatkua. Jättiraketti olisi hieman kuten amerikkalaisten kuuraketti Saturnus V; hieman matalampi, mutta leveämpi, mutta periaatteessa samantapainen.

N1:n käyttöä kuuohjelmassa ei kuitenkaan hyväksytty, mutta kun kahden raketin menetelmä osoittautui liian hankalaksi ja vaaralliseksi, katseet kääntyivät N1:n suuntaan. 

Sen kehittäminen oli kuitenkin hankalaa, koska pätevänä rakettimoottorien suunnittelijana tunnettu Glusko ei suostunut yhteistyöhön. Niinpä Korolev joutui tyytymään enemmänkin suihkumoottoreita suunnitelleen Nikolai Kuznetsovin apuun. Tuloksena oli heikompitehoiset ja epäluotettavammat moottorit, joita tarvittiin peräti 30 kappaletta N-1:n ensimmäiseen aiheeseen.

Tarina sai kuitenkin saanut yllättävän käänteen jo tammikuussa 1966, kun Korolev kuoli moskovalaisen sairaalan leikkauspöydälle. Kuuohjelman johtoon asetettiin Valeri Mishin, jolla oli kuitenkin jatkuvia vaikeuksia Politbyroon kanssa, minkä ansiosta Tselomei onnistui pitämään myös omaa suunnitelmaansa koko ajan esillä.

Kuuhanke meni kuitenkin eteenpäin. Nykyisin Sojuzina tunnettu alus oli aluksi tarkoitettu kuulentoihin, tosin hieman erikoisvarusteltuna. Itänaapurien kuumoduuli oli vähän kuin amerikkalaisten kuumoduuli, paitsi että vain yhdelle kosmonautille mitoitettu miehistöosa oli pienempi ja muodoltaan pallomainen, minkä lisäksi moduulin päällä oli suuri asennonsäädöstä huolehtiva osa.  

Siinä missä Apollot olivat kolmepaikkaisia ja Kuuhun laskeutui kaksi astronauttia, oli neuvosysteemissä vain kaksi matkalaista.  Heistä toinen siirtyisi Kuun kiertoradalla avaruuspuvussa ulkokautta kuumoduuliin ja laskeutuisi sillä Kuun pinnalle, missä hän vuoden 1969 suunnitelmien mukaan viipyisi vain neljä tuntia.  Alukset telakoituisivat toisiinsa Kuun kiertoradalla ja Kuun pinnalla käynyt kosmonautti siirtyisi Sojuziin, mikä palaisi Maahan. 

Ajatuksena oli myös – turvallisuuden vuoksi – miehittämättömän kuumoduulin lähettäminen etukäteen Kuun pinnalle. Miehitetty moduuli laskeutuisi sen luokse, ja paluumatka voitaisiin tehdä tyhjänä laskeutuneella aluksella.  Käytännössä laskeutuminen kävelymatkan etäisyydelle miehittämättömästä aluksesta on hyvin vaikeata, lähes mahdotonta, minkä vuoksi ajatuksesta luovuttiin. 

Ensimmäisellä N1:n koelennolla oli kyydissä Zond L1S-1 -salanimen saanut Sojuz ja tarkoitus oli tehdä ilman kosmonautteja automaattinen lento Kuun ympäri. Helmikuun 21. päivänä vuonna 1969 tehty laukaisu kuitenkin epäonnistui, kun raketti mäsähti moottoririkkojen vuoksi Baikonurin maankamaraan kolmen minuuttia kestäneen lennon päätteeksi.

Jos lento olisi mennyt hyvin, olisi Neuvostoliitolla ollut vielä mahdollisuus voittaa kuukilpailu, mutta nyt se näytti jo epätodennäköiseltä.

N1:n toinen koelento päättyi räjähdykseen

Lopullisesti kisa menetettiin 3. heinäkuuta, kun toinenkin koelento päättyi onnettomuuteen (kuva yllä). Nyt suuri raketti räjähti laukaisualustalla, joten laukaisualustan vaurioituminen teki tapauksesta vieläkin vakavamman takaiskun.

Kun kaksi muutakin koelentoa kesäkuussa 1971 ja marraskuussa 1972 päättyivät räjähdyksiin, vuodelle 1974 suunniteltu viides lento peruutettiin. Samoin koko N1-ohjelma peruutettiin lopulta toukokuussa 1974. Haaveet siitä, että kosmonautit olisivat käyneet Kuussa 1970-luvulla haudattiin. Neuvostoinsinöörit olivat jo muokanneet aluksiaan siten, että Kuussa olisi voitu olla kenties parikin viikkoa, mahdollisesti jopa kuukauden ajan. Kuussa olisi voinut olla samanaikaisesti useampia aluksia.  Jos nämä suunnitelmat olisivat toteutuneet, eli kosmonautit olisivat olleet Kuussa esimerkiksi vuonna 1980, olisi avaruuslentojen kehitys saattanut muodostua hyvinkin erilaiseksi.

Nyt kuitenkin voi sanoa, että N1-hanke oli kenties ihmiskunnan kallein tieteellistekninen harha-askel. N1:n kehittäminen ja siihen liittyneet kustannukset olivat arviolta 115 miljardia nykyeuroa, kun koko Yhdysvaltain Apollo-hankkeen hinta oli noin  140 miljardia euroa nykyarvon mukaan laskettuna.

Ihan hukkaan N1:n parissa tehty työ ei kuitenkaan mennyt, koska kokemuksia voitiin käyttää hyväksi 1980-luvulla lentäneen suuren Enegria-raketin ja sen kuljettaman Buran-sukkulan kanssa. Ne toimivat hyvin: Energia teki kaksi lentoa ja Buran yhden, ennen kuin ne laitettiin koipussiin Neuvostoliiton lopun koittaessa.

Buran ja Energia

Energia-rakettia Buran selässään kuljetetaan laukaisualustalle Baikonurissa.

Tiedetöppäysjoulukalenteri 23: Ydintalvi peruttu

Ma, 12/23/2019 - 08:32 Jari Mäkinen
Carl Sagan ja hiroshiman räjähdyksen sienipilvi lentokoneesta kuvattuna

Vuonna 1983 viisi tutkijaa julkaisi artikkelin Science-lehdessä. "Nuclear Winter: Global Consequences of Multiple Nuclear Explosions" koetti arvioida sitä, millainen olisi maailmanlaajuisesta ydinsodasta tuleva ydintalvi.

 

Tutkimus oli paitsi aiheeltaan raflaava, niin sen teki tunnetuksi eräs kirjoittajista. Tähtitieteilijä Carl Sagan oli aikansa TV-kuuluisuus, 80-luvun Brian Cox – tai jopa enemmänkin, koska julkisuudessa olevia tutkijoita oli vähemmän, TV:n vaikutus vielä suurempi ja Sagan oli lisäksi todella pätevä tutkija. 

Tuossa artikkelissa Sagan, astrofyysikko James Pollack sekä ilmastotieteilijät Richard Turco, Owen Toon ja Thomas Ackerman sovelsivat aiemmin massiivisten tulivuorten purkausten seurauksia käsitelleitä tutkimuksia tilanteeseen, missä suuri määrä ydinräjähdyksiä tapahtuisi eri puolilla maapalloa.

Vaikka heti artikkelin johdannossa tutkijat selittävät suuria epävarmuustekijöitä, he päätyvät kuitenkin dramaattisiin johtopäätöksiin.

Räjähdysten ja tulipalojen ilmakehään nostama savu ja pöly saisivat aikaan maailmanlaajuisen katastrofin. Parissa viikossa planeetta olisi usvan peitossa, valoa pääsisi maan kamaralle vain pari prosenttia normaalista ja lämpötilat olisivat monin paikoin alle -15°C. 

Tätä kestäisi kuukausia, mikä johtaisi nälänhätään, kun tuotantokasvit kuolevat tai kärsivät suuresti, satoja menetetään ja eläimet menehtyvät. 

Sana "ydintalvi" viittaa juuri tähän: jopa keskellä kesää lämpötila laskisi reippaasti alle nollan, sade tulisi lumena ja vedet jäätyisivät. Voi vain kuvitella, mitä trooppisilla alueilla tapahtuisi ihmisille, jos pakkanen tulisi ja kestäisi kuukausia. 

Näin tapahtuisi jo kevyen luokan ydinsodassa, missä "vain" satakunta megatonnia räjäytettäisiin suurimpien kaupunkien päällä. 

Massiivisessa sodassa, missä yhteensä noin 5000 megatonnia räjähtäisi myös asuttujen alueiden ulkopuolella, tuloksena olisi vielä pitempään kestävän ydintalven lisäksi tappavaa radioaktiivisuutta laajoilla alueilla.

Sen jälkeen, kun pöly, savu ja tomu putoavat maahan ilmasta, ja Aurinko pääsee jälleen paistamaan, olisi sen säteily myös vaarallista, koska räjähdysten seurauksena otsonikerros olisi kärsinyt. Se, mitä säteily ja kylmyys ei olisi tappanut, Auringon voimakas ultraviolettisäteily surmaisi. 

Tuloksena olisi dinosaurusten häviämiseen verrattavissa oleva joukkotuho. Kauheaa tekstiä, ällistyttävän ikävä tulevaisuudenkuva. Ei mikään ihme, että ydinsodan pelossa olevassa maailmassa se sai osakseen paljon huomiota.

"Ydintalvi", Xavier Laviron

Xavier Lavironin kuva (Flickrissä), mikä antaa viitteitä vähän siitä, miltä ydintalvi voisi näyttää.

 

Heti artikkelin julkaisun jälkeen monet muut tutkijat löysivät päättelystä muutamia heikkouksia. Esimerkiksi sateet vähentäisivät pölyn määrää ilmassa nopeammin kuin tutkijaviisikko oli arvioinut. 

Mitä kunnollinen tutkija tekee tässä tilanteessa? Myöntää erehtyneensä ja tekee uuden arvion esiin nostettujen faktojen pohjalta. Sagan et al. kirjoittivatkin samaiselle Science-julkaisulle vuonna 1990 uuden artikkelin, missä ne esittivät ydintalven korjatun version.

Sen mukaan olennaisin eroavaisuus on se, että lämpötila ei laske aivan niin paljon kuin alkuperäisessä laskelmassa esitettiin. Arvio olisi keskileveysasteilla 10-20°C, eli kesällä keskimääräinen lämpötila ei laskisi pakkasen puolelle.   Paikallisesti lämpötila voisi kuitenkin pudota jopa 30°C, mikä tarkoittaisi tukevaa pakkasta.

Lisäksi artikkelissa oli nyt mukana arvioita sademäärien kehityksestä. Kyllä: nekin menisivät sekaisin.

Jos siis alkuperäinen kauhukuva ydintalvesta oli hieman väärä, ei tarkennettu kuvakaan ole mitenkään mieltä ylentävä. Tämä kannattaa pitää mielessä, kun pohtii sitä, että maailmassa on edelleen riittävästi ydinaseita saamaan aikaan maailmanlaajuisen tuhon. 

Tiedetöppäysjoulukalenteri 22: Talidomiditapaus

Su, 12/22/2019 - 12:49 Jari Mäkinen
Talidomidin aiheuttamia epämuodostumia lapsen jaloissa

Onko tämä huijaus vai sellaisen lavastus? Joka tapauksessa australialastohtori William McBride paljasti 1950-luvun unilääke Talinomidin haitalliset vaikutukset sikiöihin ja teki suuren palveluksen monille syntymättömille lapsille.

 

Talidomidi, eli C13H10N2O4 olikin aivan liian mainio yhdiste ollakseen totta.

Se oli unilääke, joka ei aiheuttanut riippuvuutta. Se oli myös rauhoittava lääke, jonka huomattiin myös hillitsevän tehokkaasti tulehduksia. Se oli lisäksi turvallinen siinä mielessä, että päinvastoin muut unilääkkeet, se ei ollut myrkyllinen yliannostettuna.

Lääkettä tehtiin ensimmäisen kerran Länsi-Saksassa vuonna 1953, ja se tuli myyntiin neljä vuotta myöhemmin. Suomessa se oli kaupan syksystä 1959 alkaen, eli 60 vuotta sitten siis sitä napsittiin myös Suomessa.

Lääkkeen myynti loppui kuitenkin loppui kuin seinään vuonna 1961. Australialainen synnytyslääkäri William McBride esitti ensimmäisenä epäilyksiä siitä, että talidomidi aiheuttaa vakavia epämuodostumia etenkin raajoihin.

McBride auttoi keväällä 1961 synnytyksissä, joissa vauvat olivat hyvin erikoisia. Kaikkien lapsien äidit olivat käyttäneet talidomidia tyypillisesti aamupahoinvoinnin hoitoon.

Kädet ja jalat olivat vinoon kasvaneita, muistuttivat hylkeen eviä, ne olivat epäsymmetrisiä, liian lyhyitä ja niissä saattoi olla liikaa tai liian vähän varpaita tai sormia – kuten otsikkokuvan lapsella.

Monet lapsista olivat sokeita tai kuuroja, ja heillä saattoi olla epämuodostumia sydämessä, munuaisissa, ruoansulatuskanavassa ja sukupuolielimissä.

Samaan aikaan myös saksalainen Widukind Lenz teki kesällä samanlaisia havaintoja, mutta laajempaan tietoon asia tuli McBriden arvostettuun lääketieteen julkaisuun The Lancetiin tekemästä artikkelista. Nyt ympäri maailman kiinnitettiin asiaan huomiota ja tehtiin tutkimuksia talidomidin vaikutuksista. 

Pahaksi onneksi lääkettä oli käytetty varsin paljon juuri odottavien äitien raskauspahoinvointiin, ja kun naiset ottivat lääkettä 3. – 8. raskausviikolla, olivat seuraukset kohtalokkaat: juuri tuolloin ihmisalkioille kehittyvien elinten muodostuminen oli vauhdikkaimmillaan, ja lääke haittasi tätä dramaattisesti.

Proteeseja ja talidomidilääkkeitä Science Museumissa

Proteeseja ja talidomidilääkkeitä Science Museumissa.

 

Lääkkeen poisvetoa markkinoilta seurasi oikeudenkäyntien suma, missä potilaat vaativat rahoja lääkeyhtiöltä ja lääkeyhtiö koitti kyseenalaistaa lääkkeen saaneen aikaan väitetyt vaikutukset.

Selvittelyissä paljastuikin, että talidomidin vaikutusmekanismit olivat varsin tuntemattomat, ja sen käyttöä ihmisillä alettiin pohjustaa heti sen jälkeen, kun lääke oli osoittautunut hiirikokeissa harmittomaksi. Sen oletettiin siis olevan sopiva myös ihmisille. Myöhemmin kokeita tehtiin myös apinoilla ja kaneilla, joille lääke sai aikaan samankaltaisia epämuodostumia kuin ihmisille.

Oikeudenkäynneissä kävi myös ilmi, että osa näistä talidomidin haittoja selvittäneistä tutkimuksista oli tehty puutteellisesti tai tuloksia oli jopa väärennetty.

Kun McBriden perustama tutkimussäätiö osoitti 1980-luvulla toisen lääkkeen, Bendectin, haittoja, McBride joutui pitkälliseen taisteluun lääketeollisuutta vastaan: teollisuuden uskottiin salakuuntelevan ja vakoilevan häntä koettaessaan kerätä materiaalia, jolla hänen maineensa voitaisiin pilata.

Tässä saattoi olla perääkin, mutta McBriden säätiön riippumaton tutkimuskomitea lausui vuonna 1988, että osa McBriden tuloksista oli joko sellaisia, joihin hän itsekään ei uskonut tai ei luottanut täysin niiden todenmukaisuuteen, joten "tässä mielessä hän syyllistyi tieteelliseen huijaukseen."

McBride erosi pian tämän jälkeen säätiönsä johdosta ja säätiön toiminta lakkasi.

William McBride

Vaikka talidomidin haittoja ei olisikaan aikanaan todistettu täysin tieteellisen tarkasti, oli lääkkeen haittavaikutukset täysin selviä ja siksi sen käytön lopettaminen oli tärkeää. Lääkkeen turvallisuuttakaan ei todistettu aukottomasti – esimerkiksi Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto ei haluttut aluksi myöntää myyntilupaa talidomidia sisältävälle lääkkeelle turvallisuusepäilyksien vuoksi.

Sittemmin lääkkeen tutkimusta on tosin jatkettu, ja se on havaittu toimivaksi monien varsin yllättävien sairauksien ja oireiden hoidossa. Tällaisia ovat mm. reuma, leikkauksen jälkeiset hylkimisreaktiot, haavautumat ja hankalat ihotaudit. 

Nykyään talidomidia käytetään joissakin tapauksissa esimerkiksi seuraavien sairauksien ja oireiden hoitoon.

Talidomidille myönnettiin uusi myyntilupavuonna 2008 mm. plasmasolusyövän hoitoon. Raskaana oleville naisille sitä ei kuitenkaan saa missään nimessä antaa.

Talidomidilapset Suomessa

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen tutkimusprofessori Mika Gissler toteaa Tiedetuubin Facebook-sivulla, että Suomessa arvioidaan syntyneen 50 lasta, joilla oli talidomidin aiheuttamia sikiövaurioita. Talidomidivaurioon sopivia raajapuutoksia todettiin tuolloin yli 20 lapsella. Näistä kymmenkunta sai lääkevalmistajalta korvauksia; muilla ei pystytty osoittamaan yhteyttä talidomidialtistukseen.

Lisätietoja talidomidista Suomeksi: Talidomidi eilen ja tänään

Tiedetöppäysjoulukalenteri 21: Liian vallankumouksellinen kalenteri

La, 12/21/2019 - 10:55 Jari Mäkinen
Vallankumouskalenteri ja Marianne

Moni asia voitaisiin tehdä nykyisin paljon paremmin ja suoraviivaisemmin, jos taakkana ei olisi historian painolastia ja vuosisatojen aikana tulleita perinteitä. Toisaalta tapaukset, jolloin näin on tehty, eivät ole menneet aina ihan putkeen. Kuten esimerkiksi Ranskan vallankumouksen aikaan käyttöön otettu uusi, tieteellinen kalenteri.

 

Nykyisin käytössä oleva kalenteri on niin sanottu gregoriaarinen kalenteri, joka on parannettu versio juliaanisesta kalenterista ja nimistöltään sekoitus roomalaista jumalista ja kristillisistä pyhimyksistä sekä latinalaisen kielialueen ulkopuolella paikallisista jumaltarinoista.

Esimerkiksi perjantai on Venus-jumalan päivä (Veneris dies, viernes, vendredi, venerdì) tai meillä lainautuneena Freija-aasajumalattaren nimestä. Pian alkavan tammikuun nimi tulee suomalaisittain tammesta, joka on tarkoittanut talven sydäntä tai kalevalaisten runojen isoa tammea. koko taivaan peittävää maailmanpuuta. Latinalaisessa maailmassa Ianuarius tai Januarius merkitsee Janukselle, kaiken alkamisen jumalalle, pyhitettyä kuukautta.

Kalenterin ydin on kuitenkin tähtitieteessä, sillä tarkoituksena on pitää kirjaa ajan ja vuodenaikojen kulusta. Vuosi on jaettu monennäköisistä historiallisista syistä 12 kuukauteen, joissa on 30 tai 31 vuorokautta. Vuorokaudessa on 24 tuntia ja tunnissa 60 minuuttia ja minuutissa 60 sekuntia. 

Hankaluutena kaikissa kalentereissa on se, että kuukaudet ja päivät on hankala saada toimimaan siten, että ne pysyvät tahdissa vuodenaikojen kanssa. Vuoden tarkka pituus on 365,2422 päivää, ja gregoriaanisessa kalenterissa on päästy hyvin lähelle sitä, 365,2425 päivään. Virhettä kertyy siis vain 0,3 päivää vuosituhannessa, koska sitä korjataan karkauspäivin joka neljäs vuosi.

Lisäksi maapallon pyöriminen hidastuu ja tätä täytyy kompensoida karkaussekunnein aina silloin tällöin.

Gregoriaaninen kalenterissa vuosi vaihtuu 1. tammikuuta, ja ajanlaskun alku on laitettu munkki Dionysius Exiguuksen 500-luvulla laskemaan Jeesuksen syntymävuoteen. Nimensä kalenteri on saanut paavi Gregorius XIII:lta, joka määräsi aiempaa Julius Caesarin aikana tehtyä kalenteria parannettavaksi.

Syynä oli lähinnä se, että pääsiäisen aika oli siirtynyt kalenterin mukaan kauaksi alkuperäisestä ajankohdastaan: pääsiäinen kun on määritelty kevätpäiväntasauksen jälkeisen täydenkuun jälkeineksi sunnuntaiksi, ja kun kevätpäiväntasaus 21. maaliskuuta oli 1500-luvulle tultaessa vähitellen siirtynyt kymmenisen päivää myöhemmäksi, pelättiin keväisen pääsiäisen siirtyvän lopulta kesään.

Uusi kalenteri otettiin käyttöön vuonna 1582. Vähitellen se omaksuttiin koko Euroopassa, ja Suomessa (ja Ruotsissa) sen käyttöön siirryttiin 1753.

Vallankumouskalenteri

Ranskassa noudatettiin 1700-luvun lopussa myös gregoriaanista kalenteria. Kun vallankumoukselliset voimat alkoivat ravistella maata 1792, haluttiin eroon paitsi kuninkaasta, aatelistosta ja feodaaliyhteiskunnan rakenteista, niin myös kaikesta niihin ja kirkkoon liittyvistä traditioista.

Uusi, uljas tasavalta piti perustaa järjen ja tieteen avulla. Siksi myös kalenteri haluttiin uudistaa – tosin syynä oli myös se, että uuden kalenterin haluttiin heijastavan uuden ajan alkua.

Calendrier républicain, eli tasavaltalaiskalenteri (tai calendrier révolutionnaire, vallankumouskalenteri) otettiin käyttöön toisen vuoden viinisatokuukauden 14. päivänä, eli 4. lokakuuta 1793, jolloin kalenteri määrättiin alkavaksi takautuvaksi 22. syyskuuta 1792, eli päivänä, jolloin Ranska julistettiin tasavallaksi.

Olennaisin osa kalenteria oli muuttaa kaikki mahdollinen kymmenjärjestelmän mukaiseksi. Vuodessa oli 12 kuukautta, joissa oli tasan 30 päivää. Kuukaudessa oli kolme kymmenpäivästä viikkoa, eli dekadia.

Aivan aluksi kuukausiin viitattiin vain numeroin, mutta pian niille annettiin runolliset nimet, jotka liittyivät vuodenaikoihin. Päivät nimettiin työkalujen, kasvien ja eläinten mukaan.

Nimet olivat itse asiassa kovin kauniita (lista muokattuna Wikipediasta):

Syksy:
Vendémiaire (pohjana sana sato tai viinisato) alkoi 22. syyskuuta
Brumaire (usva) alkoi 22. lokakuuta
Frimaire (kylmyys) alkoi 21. marraskuuta

Talvi:
Nivôse (luminen) alkoi 21. joulukuuta
Pluviôse (sateinen) alkoi 20. tammikuuta
Ventôse (tuulinen) alkoi 19. helmikuuta

Kevät:
Germinal (siemen) alkoi 20. maaliskuuta
Floréal (kukka) alkoi 20. huhtikuuta
Prairial (niitty) alkoi 20. toukokuuta

Kesä:
Messidor (elonkorjuu) alkoi 19. kesäkuuta
Thermidor (kuuma) alkoi 19. heinäkuuta
Fructidor (hedelmäinen) alkoi 18. elokuuta

Kahdessatoista 30-päiväisessä kuukaudessa oli se huono puoli, että jäljelle jäi vuoden lopussa aina viisi tai kuusi vuorokautta. Niille keksittiin kätevä käyttö siten, että ne määrättiin vapaapäiviksi.

Jos kalenterin muuttamisessa oli jo muutosta kerrakseen, niin niiden lisäksi myllättiin myös tunnit ja minuutit. Vuorokauteen tuli kymmenen tuntia, joissa oli sata minuuttia, joissa oli sata sekuntia.

Kellojärjestelmä muutettiin takasin vanhaksi lähes saman tien, koska sitä vastustettiin kaikkialla ja voimakkaasti. Kalenteri kesti kuitenkin 14 vuoden ajan, sillä Napoleon palautti vanhan gregoriaanisen kalenterin käyttöön vuonna 1802. Sitä ennen vallankumoukselliset olivat kuitenkin ennättäneet monien muiden mukana mestata valtaosan uuden kalenterin kehittäjistä.

Nyt tasavaltalaiskalenteria voi käyttää muun muassa hupiin: oman syntymäajan voi muuttaa esimerkiksi tasavaltalaispäivämääräksi tai kuukausien sekä päivien nimiä voi ihailla runollisessa mielessä.

Ihan pelkkää historiaa ei kalenteri kuitenkaan ole vielä, sillä joihinkin vallankumouksen tapahtumiin viitataan niiden vallankumouskalenterin mukaisilla päivämäärillä (kuten Thermidor-käänne tai Brumairekuun vallankaappaus).

Housujenkäyttölupa

Tasavaltalaiskalenterin päivämääriin törmää edelleen myös esimerkiksi lainsäädännössä, koska monet edelleen käytössä olevat lakipykälät ovat peräisin vallankumouksen ajalta.

Suurin osa niistä on kuitenkin jo kumottu, kuten esimerkiksi vuonna 2012 kuopattu laki siitä, että naisten pitää anoa lupa housujen käyttämiseen julkisella paikalla. Lakia ei koskaan sovellettu, mutta poliisi antoi lupalappuja niitä pyytäneille lainkuuliaisille naisille. Lapussa lukee päivämäärä vallankumouskalenterin mukaan. 

Housulaki on myös kiinnostava siksi, että vuonna 2012 siitä keskusteltaessa huomattiin, että se oli laiton laki. Se kun oli räikeässä ristiriidassa ihmisten tasa-arvon ja vapauden kanssa, mitkä olivat perustuslain eräitä kulmakiviä. 

Venäjän vallankumouskalenteri

Myös Neuvostoliitossa oli käytössä vallankumouskalenteri. Lenin määräsi kalenterit vaihdettavaksi vuonna 1929 Ranskan vallankumouskalenterin kaltaiseksi, tosin kuukausien romanttisrunolliset nimet unohdettiin ja korvattiin väreillä. Tarkoituksena oli sielläkin näyttä keskisormea uskonnolle ja ottaa perustaksi kymmenjärjestelmä ajanlaskussakin. 

Tarkoitus oli lisätä työtehoa, joten työläiset jaettiin viiteen ryhmään, joista kullakin oli vapaapäivänään yksi viikon päivistä. Näin tehtaat pyörivät koko ajan, paitsi että niin ei käynyt: tuotanto ei tehostunut. Kalenteri haittasi elämää, ja oli hyvin epäsuosittu. Siitä luovuttiinkin vuonna 1931, tosin virallisesti vasta 1940. Siksi esimerkiksi yllä oleva vuoden 1933 kalenteri painettiin, vaikka niitä ei enää käytetty.

Tiedetöppäysjoulukalenteri 20: Penisilliini

Pe, 12/20/2019 - 17:28 Jari Mäkinen
Alexander Fleming

Jos et siivoa kunnolla pöytääsi – tai laboratoriotasi – niin älä ota turhia paineita: saatat olla kuten Alexander Fleming, joka löysi penisilliinin. Joskus töppäys tuottaa hyödyllisen yllätyksen.

Jos asian ilmaisee poliittisen korrektisti, niin Alexander Flemingillä oli varsin rento ote työympäristönsä siisteyteen.

Hän oli tutkijana Lontoossa St. Mary's Hospitalissa, Pyhän Maarian sairaalassa, ja hänen tärkein kiinnostuksen kohteensa olivat antibakteeriset aineet. Hän oli vuoteen 1927 mennessä saanut jo mainetta muun muassa stafylokokki-bakteerien ominaisuuksien selvittämisestä, ja hän oli edennyt sairaalan rokotusosaston johtajaksi.

Fleming oli tunnettu siitä, että hänen työhuoneensa ja tutkimuslaboratorionsa oli yleensä varsin sekaisin. Ei siksi ollut mikään ihme, että hän lähti kesälomalleen vuonna 1928 siten, että laboratorioon jäi paljon pesemättömiä bakteerikasvatuslaseja. Siivoamisen sijaan hän vain vei ne labran kulmaan, ja lomille lomps.

Kun hän tuli takaisin 3. syyskuuta 1928, hän tutkiskeli pesemättä jääneitä kasvatusmaljoja ja huomasi, että yhdessä niistä oli sienirihmastoa, jonka ympäriltä kaikki bakteerit olivat kuolleet. Muissa laseissa sen sijaan oli stafylokokkeja totuttuun tapaan.

 

Flemingin petrilasi

Fleming näytti kummallista petrilasia aiemmin hänen apulaisenaan olleelle Merlin Prycelle, joka muistutti heti Flemingiä siitä miten hän oli löytänyt vuonna 1921 lysotsyymin, antiseptisen entsyymin. Se näytti tappavan kaiken läheltään.

Tarkemmin homepesäkettä tutkiessaan Fleming totesi sen kuuluvan Penicillium-sukuun ja että se eritti ympärilleen ainetta, joka häiritsi bakteerien kasvua. Tarkemmissa tutkimuksissa home määrittettiin Penicillium moratumiksi, ja siitä erittyvä aine nimettiin penisilliiniksi. 

Fleming ounasteli jo tuolloin, että siitä saattaisi tulla varsin tehokas lääke monien sairauksien hoitamiseen, mutta ei uskonut sen suurempiin mahdollisuuksiin. Ongelmana kun oli se, että aineen tekeminen puhtaana oli vaikeaa. Se osoittautuikin todella hankalaksi. Penisilliiniä ei onnistuttu tuottamaan suuria määriä, minkä vuoksi sitä ja sen ominaisuuksia lähinnä tutkittiin. 

Toisen maailmansodan aikaan Yhdysvalloissa tarvittiin kuitenkin paljon antiseptisiä aineita, minkä vuoksi myös penisilliinin massatuotantoa alettiin pohtia tarkemmin. Teollinen tuotanto alkoi vuonna 1943, kun oli löydetty Penicillium notatum -laji, jonka kasvatus elatusaineessa onnistui hyvin. 

Vuoden 1944 aikana tuotantomäärät kasvoivat olennaisesti, ja sodan päätyttyä penisilliiniä saatiin myös siviilikäyttöön muuallakin kuin Yhdysvalloissa ja sen liittolaismaissa.

Nyt penisilliini katsotaan ensimmäiseksi moderniksi antibiootiksi.

Tämä laboratoriohygienian laiminlyöntiin liittyvä töppäys palkittiin vuonna 1945 Nobelin fysiologian ja lääketieteen palkinnolla. Fleming sai sen yhdessä Oxfornin yliopistossa penisilliiniä tutkineiden Howard Floreyn ja Ernst Boris Chainin kanssa.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri 19: Agakonnat tuholaistorjujina

To, 12/19/2019 - 08:34 Jarmo Korteniemi
Agakonna käsissä

Hyvää tarkoittava biologinen tuholaistorjunta aiheuttaa joskus itsessäänkin merkittäviä ympäristöongelmia. Näin kävi agakonnien kanssa Australiassa ja vähän muuallakin.

Tämänkertainen tiedemoka ei ole sataprosenttisen tieteellinen, sillä hommassa on vain hutkittiin kunnolla ennen kunnollista tutkimusta. Tulokset ovat kuitenkin sitä luokkaa, että moka sopinee sarjaan.

Australialaisilla sokeriruokoviljelmillä oli 1900-luvun alkupuolella paha ongelma. Sadot tuhoutuivat, koska sikäläiset kovakuoriaislajit Dermolepida albohirtum ja Lepidiota frenchi olivat ikävän persoja sokeriruo’oille. Kuoriaisten toukat popsivat viljelyskasvien juuria, ja eloon jääneiden ruokojen lehdet päätyvät aikuisten kuoriaisten suihin.

Kuoriaisista oli päästävä jotenkin eroon.

Ongelma on yksinkertainen, ja niin ratkaisunkin luultiin olevan. Helpointa oli tuoda alueelle jokin otus syömään tuholaiset pois, tai ainakin vähentämään iljetyksiä sen verran etteivät sadot täysin tuhoudu.

Viljelmille päätettiin tuoda agakonnia (Rhinella marina). Ne ovat alunperin Keski- ja Etelä-Amerikan manneralueelta kotoisin olevia suuria rupikonnan sukulaisia. Isoimmat 24 cm pitkät yksilöt painavat lähes puolitoista kiloa. Ja konnat ovat tunnetusti oikeita petoja popsimaan hyönteisiä.

Agakonnat olivat tuolloin muotia, sillä otukset olivat vastikään poistaneet kuoriaiset tehokkaasti Puerto Ricon sokeriruokoviljelmiltä. Asiasta kirjoitettiin oikein Nature-tiedelehdessäkin, otsikolla ”Toads save sugar crop”. Tämän innoittamana otuksia siirrettiin vastaaviin tehtäviin monille monille Karibian ja Tyynenmeren saarille, Floridaan, sekä Australiaan.

Kuulostaako hyvältä? Niin myös australialaisista. Vuonna 1935 Queenslandin viljelmille vapautettiin 102 agakonnaa. Otusten syömiskäyttäytymistä tutkittiin vuoden ajan, minkä jälkeen niitä istutettiin alueelle 62 000 lisää. Konnat alkoivat viihtyä alueella hyvin. Aivan liian hyvin.

Agakonnat kyllä söivät ruokojen tuholaisia, mutteivät isoina ja kömpelöinä otuksina oikein osanneet kiivetä aikuisten kuoriaisten luo sokeriruokojen lehdille. Lisäksi ruokoviljelmät olivat konnille liian avonaista ja kuumaa maastoa. Ne levittäytyivät ympäristöön.

Agakonna

Agakonnan englanninkielinen nimi cane toad eli ”ruokokonna” viittaa myös tuholaistorjuntakäyttöön. Lajin tieteellinen nimi R. marina sopisi sinällään myös tiedetöppäykseksi, koska se viittaa merelliseen elinympäristöön, vaikka todellisuudessa agakonna ei sellaisessa ollenkaan viihdy. Tästä oudosta väärinkäsityksestä saamme kiittää Carl von Linnéä, joka perusti näkemyksensä vielä aiemman eläintutkijan Albertus Seban piirrokseen. Tieteilijöiden toisinaan harrastamista toisen käden tulkinnoista saisi aikaiseksi todella monta lisäluukkua! Kuva: Flickr / Sam Fraser-Smith.

 

Agakonnat syövät mitä ikinä kiinni saavatkin: hyönteisiä, jyrsijöitä, liskoja, mutta myös kasveja, koiranruokaa, kotitalousjätettä ja raatoja. Kun jokainen naaras lisäksi tuotti vuodessa tuhansia munia, joista noin 50–100 saavuttaa sukukypsyyden, konnien populaatio lähti pian lähes eksponentiaaliseen kasvuun.

Kyllä luonto hoitaa, sanottiin. Ja tokihan australialaiset pedot oikein mielellään söivätkin tätä uutta yleistyvää ja näennäisen helppoa saalista. Seuraukset tosin olivat tuhoisat, sillä agakonnien selässä ja niskassa on myrkkyrauhasia. Myös munat ja nuijapäät ovat tappavan myrkyllisiä. Ainoastaan nuoret konnat ovat jonkin aikaa myrkyttömiä lähestyessään sukukypsyyttä.

Useimmat agakonnan syöntiä yrittäneet otukset kuolivat. Australiassa ei luontaisesti elä muita konnalajeja, joten pussipedoilla ei ollut mitään mahdollisuuksia agakonnien vahvan myrkyn edessä. Pahiten kärsi pirunkissa (oikealta nimeltään siirohäntäkvolli), jonka kannasta tuhoutui 97 prosenttia. Samoin kävi monille käärme- ja varaanilajeille sekä yhdelle krokotiilille. Kyseisten petojen aiemmat saaliseläimet pääsivät samalla yleistymään ongelmaksi asti. Toiset lajit taas taantuivat kun konnat tulivat kilpailemaan niiden ruuista.

Tätä nykyä Australiassa arvioidaan olevan yli 200 miljoonaa agakonnaa.

Kun otusten tiheys on Amerikoissa enimmillään 20 yksilöä sadalla metrillä, Australiassa se voi olla 2000–4000 yksilöä. Nykyään konnia löytyy pitkältä pätkältä Australian pohjois- ja itärannikolta. Esiintymisalueen länsirajan konnille on lisäksi kehittynyt normaalia suuremmat jalat, mikä mahdollistaa pidemmät kulkumatkat. Konnarintama etenee tällä haavaa länteen noin 60 kilometriä vuodessa.

Agakonnia yössä

Konnien leviämistä on vaikea estää. Aikuisten pyydystämiseen tai tappamiseen keskittyminen on liian hidas keino, ja loukkuihin jää muitakin eläimiä. Konniin tarttuvat taudit taas saattaavat levitä myös paikallisiin sammakkolajeihin. Geenimanipulaation kautta voisi ehkä puuttua konnien lisääntymismenestykseen, mutta tätä ei vielä olla käytännössä testattu.

Paikallisia petoja on nyt alettu kouluttamaan pysymään erossa agakonnista. Opetuskeino on maastoon levitetty myrkytön konnanliha, johon on sekoitettu oksennusrefleksin käynnistäviä kemikaaleja. Muutamat lintulajit taas ovat oppineet itsenäisesti kääntämään konnat selälleen ja näin välttämään myrkyllisen selkäihon, toiset taas syövät vain konnien sisäelimiä.

Myös jotkut Australian alkuperäisetkin eläimet ovat joutuneet tulilinjalle konnapelon varjolla. Agakonnien väritys vaihtelee hyvin paljon, joten myös aussisammakoita on usein luultu nuoriksi agakonniksi. Näin on tehty jopa alueilla, jossa agakonnia ei esiinny (vielä).

Agakonna ei missään nimessä ole Australian ainoa vieraslajivitsaus. Se on kuitenkin harvinaisen hyvä esimerkki siitä, kuinka vieraslaji – alueelta toiselle ihmisen avulla nopeasti siirretty eliö – saattaa uudessa paikassa alkaakin toimia aivan eri tavalla kuin kotonaan.

Miten agakonnille on käynyt muissa paikoissa joihin niitä on istutettu? Lähes samalla tavoin kuin Australiassa, tietysti. Agakonna on yksi maailman tuhoisimmista vieraslajeista. Niin, ja se siirtobuumin liikkeelle saanut Puerto Ricon tuholaiskuoriaisten kannan romahduskaan ei olla agakonnien ansiota, vaan johtui tiettävästi vuosia kestäneistä saaren historian mittavimmista sateista.

Entäs ne Australian tuholaiskuoriaiset sitten?

Ne on saatu kuriin suhteellisen hyvin hyöneismyrkyillä, joilla tosin jokaisella on omat haittapuolensa.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri 18: Linus Pauling ja helixmoka

Ke, 12/18/2019 - 07:05 Jari Mäkinen
Linus Pauling

Linus Pauling on varmasti eräs viime vuosisadan suurimpia tutkijoita. Hän sai kaksi Nobelin palkintoa, ja jos ei olisi töpännyt pahasti DNA:n rakenteen selittämisessä, olisi kolmaskin saattanut olla hänelle tarjolla.

 

Deoksiribonukleiinihappo, eli lyhyesti DNA, pitää sisällään kemiallisesti koodattuna kaikkien eliöiden solujen ja joidenkin virusten geneettisen perimätiedon. Sen periaatteet ja DNA:n  kaksoiskierreketjumaisen rakenteen löysivät Francis Crick ja James Watson vuonna 1953 ja saivat siitä Nobelin vuonna 1962.

Monilahjakkuus Linus Pauling oli 1950-luvulle mennessä ennättänyt jo keksimään paitsi nimeään kantavat ionisesti sidottujen materiaalien rakennetta määräävät säännöt, niin myös atomien orbitaalit ja elektronegatiivisuuden. Vaikka näillä oli suurta merkitystä fysiikankin puolella, oli Pauling ennen kaikkea kemisti – hänen ensimmäinen Nobelinsakin oli kemian palkinto, ja se annettiin silikaattien kaltaisten suurten epäorgaanisten rakenteiden rakenteen selvittämisestä.

Toinen Nobel oli rauhanpalkinto, mutta se olisi oman tarinansa väärti.

Pauling oli assistenttinsa Robert Coreyn kanssa tutkinut myös orgaanisen kemian puolella proteiinin osien ja aminohappojen molekyylirakenteita.

Yleisesti ottaen ennen 1950-luvun alkua tutkijat eivät välittäneet juurikaan DNA:sta. 20-luvulta alkaen tiedettiin, että geenit sijaitsevat kromosomeissa, jotka ovat soluissa olevia aminohappoja ja proteiineja. Useimmat ajattelivat, että proteiinit ovat tärkeämmässä osassa, koska vain ne voivat olla tarpeeksi monipuolisia. Yksinkertaiset aminohapot tuntuivat niihin verrattuna aivan liian primitiivisiltä.

Myös Pauling oli sitä mieltä, että juuri proteiinit ovat avain geenien ymmärtämiseen. Hän julkaisi keväällä 1951 samanaikaisesti seitsemän artikkelia, joissa hän kuvasi proteiinien rakenteita molekyylitasolla.

Tärkein niistä oli alfa-helix, kolmikierteinen perusmuoto.

Linus Paulingin DNA-malli

Pauling oli ensimmäinen tutkija, joka mallinsi nämä perusproteiinirakenteet molekyylitasolla. Hänen pitkäaikainen kilpailijansa Sir William Lawrence Bragg jäi juuri toiseksi. Myöhemmin Bragg nousi jälleen esiin, tosin vain siksi, että Watson ja Crick tulivat hänen laboratoriostaan.

Kiinnostavaa tämän tarinan kannalta on kuitenkin se, että Pauling päätyi ehdottamaan alfa-helix -rakennetta geeneille vastoin havaintojen antamia vinkkejä.

Oswald Avery oli julkaissut jo vuonna 1944 artikkelin pneumokokkibakteereilla tekemistään kokeista. Ne viittasivat siihen, että geenit olisivat aminohappoja. Pauling oli tietoinen näistä tuloksista, mutta päätti olla hyväksymättä niitä. Hän oli niin innostunut proteiineista ja halusi selittää geenit niillä.

Oli röntgenkuvia, jotka osoittivat selvästi kaksoiskierteen suuntaan, mutta Pauling tulkitsi ne liian epäselviksi. Sitten hän tulkitsi DNA:n tiheyden väärin, koska selvästikin ei halunnut uskoa siihen. 

Pauling oli kauniisti kolmoiskierteenä kuvailemiensa proteiinien sokaisema.

Ironista on se, että hän itse oli jo 40-luvulla miettinyt sitä, että geenit voisivat olla kaksi toisiaan tukevaa rakennetta, jotka voisivat kopioida toisiaan hieman samaan tapaan kuin Watson ja Crick myöhemmin selittivät.

Yksi asia on kuitenkin varmaa: Paulingin merkitys DNA:n rakenteen löytämisessä on merkittävä, koska kaikilla sen selvittämiseen osallistuneilla henkilöillä oli työpöydällään vuonna 1939 julkaistu Paulingin kirja The Nature of the Chemical Bond.

Paulingin muistiinpanoja

Paulingista ja DNA:n olemuksen selvittämisestä on netissä kerrassaan mainio sivusto: Linus Pauling and The Race for DNA. Yllä oleva sivu Paulingin muistiinpanoista on sieltä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri 17: Nylanderin jäkäläpäähänpinttymä

Ti, 12/17/2019 - 07:49 Jari Mäkinen
William Nylander ja jäkälää joulukehyksessä

Simon Schwendener (1829 – 1919) oli sveitsiläinen kasvitieteilijä, joka esitti ensimmäisenä kunnollisen ja oikeaksi osoittautuneen selityksen jäkälistä. Hän ei ole tämän tarinan päähenkilö.

-

Jäkälät (Lichenes) on symbioottinen eliöryhmä, joka koostuu sienestä ja mikroskooppisista viherlevistä tai syanobakteereista. Jäkälälajeja arvioidaan olevan noin 17 500–20 000, joista Suomessa esiintyy noin 1 500 lajia.

Jännää jäkälissä on se, että niiden sieniosakkaat voivat lisääntyä suvullisesti. Itiöt syntyvät kotelomaljoissa tai -pulloissa. Koska oikean leväosakkaan muodostaminen uudeksi jäkäläksi voi olla varsin vaikeaa, suosivat useat jäkälät suvutonta lisääntymistä: tyypillinen lisääntymistapa on jäkälän pienten palasten leviäminen tuulen mukana. Näissä paloissa on sienirihmastoa ja leväsoluja, jotka voivat jatkaa elämäänsä ja kasvaa muualla.

1800-luvun puolivälissä jäkälät olivat kuitenkin mysteeri. Simon Schwendener tutki mikroskoopilla suuren määrän erilaisia jäkäliä, leviä ja sieniä sekä seurasi niiden kehittymisestä, kunnes päätyi hypoteesiinsa jäkälien kaksijakoisesta olemuksesta vuonna 1867.

Se ei saanut aikanaan paljoakaan suosiota, vaikka se on jälkikäteen todettu oikeaksi.

Tämän tarinan töppäys ei siis ole Schwendenerin ajatus siitä, että jäkälä koostuu levästä tai syanobakteerista ja sienestä, vaan se, kuinka ponnekkaasti tunnetutkin tutkijat vastustivat aikanaan Schwendenerin hypoteesia.

Eräs nimekkäimmistä vastustajista oli Helsingin yliopiston ensimmäinen kasvitieteen professori William Nylander, aikansa jäkälätuntija-auktoriteetti.

Nylander tutki jäkälien esiintymistä eri puolilla maailmaa ja erikoistui trooppisten alueiden jäkäliin. Kaikkiaan hänen arvioidaan kuvanneen noin 3 000 jäkälälajia tai -muotoa. Hänen julkaisujensa kokonaismäärä on yli 300, ja julkaisut käsittävät yli 4 000 sivua.

Kasvitieteellinen museo Kaisaniemen kasvitieteellisessä puutarhassa

Nylander muutti 1863 vapaaksi tutkijaksi Pariisiin, missä hän keräsi valtavan jäkäläkokoelman. Nyt sitä säilytetään Helsingin yliopiston alaisen Luonnontieteellisen keskusmuseon Kasvimuseon (kivirakennus taka-alalla) sieniosastolla, ja se käsittää yli 51 000 näytettä.


 

Kaikesta erinomaisuudestaan huolimatta Nylander ei siis suostunut uskomaan Schwendenerin teoriaa jäkälistä, koska se oli niin maalaisjärjen vastainen. Suomalaistutkija ei itse asiassa vain vastustanut teoriaa, vaan myös katkaisi pitkätkin yhteytensä kollegoihinsa, jotka kannattivat Schwendenerin teoriaa tai eivät vastustaneet sitä riittävän selvästi.

No, Nylander oli muutenkin hieman hankala tyyppi, sillä hän oli muissakin asioissa kahnauksissa lähes kaikkien muidenkin kanssa. Hän oli omahyväinen askeetti, joka eli hyvin vähällä ruoalla eikä kuunnellut musiikkia tai lukenut kirjallisuutta.

Tunnetuin Nylanderin vihan kohteeksi joutunut tutkija oli ranskalainen Louis Pasteur.

Hänen kerrotaan todenneen, että ”jos minulla olisi itsestäni yhtä huono käsitys kuin muilla ihmisillä on minusta, ehkä en jaksaisi elää päivääkään, mutta jos he taas tietäisivät, että olen älykkäämpi, etevämpi ja miellyttävämpi kuin he kuvittelevat, he hämmästyisivät ja inhoaisivat minua vielä enemmän, koska tulisivat kateellisiksi.”

Tämän tarinan opetus on kuitenkin se, että vaikka nimekäskin tutkija asettuu poikkiteloin monien muiden hyväksymää teoriaa vastaan, niin totuus voittaa lopulta.

Tässä tapauksessa monet muut kasvitieteilijät, kuten Heinrich Anton de Bary, Albert Bernhard Frank, Melchior Treub ja Hermann Hellriegel suhtautuivat aluksi epäillen Schwendenerin hypoteesiin, mutta huomasivat pian sen pitävän paikkansa. 

Viimein vuonna 1939 kaikki epäilykset hälvenivät, kun Eugen Thomas julkaisi tuloksensa jäkälillä tekemistään lisääntymistutkimuksista.

Kenties silloin Nylanderkin kääntyi haudassaan.

-

Lue lisää jäkälistä Suomen jäkäläoppaasta, joka voitti Tieto-Finlandian vuonna 2011. Kirjasta on myös englanninkielinen versio. Kirjan voi tilata kätevästi vaikkapa täältä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri 16: Valoakin nopeammat neutriinot

Ma, 12/16/2019 - 06:41 Jari Mäkinen
Gran Sasson OPERA-koelaitteistoa joulukehyksissä

Vuonna 2011 kansainvälisen OPERA-kokeen tutkijat ilmoittivat havainneensa merkkejä siitä, että neutriinot voisivat kulkea valoakin nopeammin. Ilmoitus sai aikaan tietysti suuren haloon, koska periaatteessa mikään ei voisi kulkea nopeammin kuin valo. Havainto paljastui sittemmin vääräksi, mutta opettavaiseksi: piuhat kannattaa kiinnittää kunnolla.

-

Jos Italiassa haluaa ajaa Roomasta nopeasti Adrianmeren rannalle, kannatta käyttää Gran Sassossa vuorten läpi vievää moottoritietunnelia.

Jotakuinkin tunnelin puolivälissä, syvällä vuoren uumenissa, on tiessä yllättäen risteys ja sen kohdalla tienviitta. Viitassa lukee "Laboratori Nazionali del Gran Sasso".

Gran Sasson kansallinen laboratorio on maanalainen tutkimuslaitos, missä tehdään pääasiassa neutriinoihin liittyvää tutkimusta. Hyvin huonosti aineen kanssa vuorovaikuttavat neutriinot kulkevat kätevästi suurtenkin kivimassojen läpi, jopa planeettamme läpi, ja paras paikka tutkia niitä on mennä syvälle Maan alle.

Eräs tällainen tutkimushanke oli OPERA, eli Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus. Suuri neutrinoita havaitseva koeasema valmistui vuonna 2008 Gran Sasson laboratorion C-halliin, ja se oli toiminnassa vuoteen 2012 saakka.

Se havaitsi Genevessä sijaitsevasta Euroopan hiukkastutkimuskeskus CERNistä lähetettyjä neutriinoita, ja tarkoitus oli havaita oskilloituneita taun neutriinoita.

OPERA-koe

Yksinkertaistettuna koe oli sellainen, että CERNissä tuotettiin 10,5 mikrosekunnin neutriinopulsseja, jotka havaittiin Gran Sassossa 730 kilometrin päässä olevassa ydinemulsiofilmejä käyttävässä koeasemassa. 

Neutriinoiden matka-aika mitattiin tarkasti moninkertaisesti varmennetulla ja tarkistetulla laitteistolla, missä oli kummassakin päässä atomikellot ja GPS-vastaanottimet. Paikannussatelliiteista saadaan erittäin tarkka aikasignaali, ja tätä itse asiassa käytetään arkisemmissakin sovelluksissa (kuten parkkimittareissa ja pankkitoiminnassa).

Ja sitten kävi niin, että maaliskuussa 2011 huomattiin neutriinojen vipeltävän matkan noin 60 nanosekuntia nopeammin kuin valolta kuluisi samaan matkaan. Neutriinot siis näyttivät kulkevan tunnetun fysiikan vastaisesti valoa nopeammin.

Tarkistusten jälkeen tutkijat uskalsivat julkistaa asian syyskuussa 2011. Tätä neutriinojen nopeuteen liittyvää "anomaliaa" ei pystytty selittämään laitteistoon liittyvillä asioilla, vaan tutkijat – tietoisena löytönsä merkityksestä – kehottivat tutkimusyhteisöä kiinnittämään asiaan huomiota ja tarkistamaan olisiko muualla saatu samankaltaisia tuloksia.

Jos havainto olisi pitänyt paikkansa, kyseessä olisi tosiaankin ollut mullistus. Suhteellisuusteoria olisi mennyt uusiksi, ja samoin paljon muutakin fysiikassa.

Tutkijat kävivät kiinni haasteeseen. Ensiksi työhön otettiin Gran Sassossa myös olleet neutriinokoeasemat ICARUS, BOREXINO ja LVD, eikä niissä havaittu merkkejä ylinopeudella kiitävistä neutriinoista. Muuallakaan ei löydetty merkkejä kummallisuuksista.

Myös OPERA:n laitteistoja syynättiin tarkasti, ja kävikin ilmi, että GPS-vastaanottimen signaalia tietokoneeseen syöttävä valokuitu oli ollut vähän löysällä. Kun kaapeli kiinnitettiin kunnolla, niin tulokset muuttuivat normaaleiksi: neutriinojen matka-aika piteni sen verran, että ne eivät enää kulkeneetkaan ylivalonnopeutta.

Heinäkuussa 2012 OPERA-tutkimisryhmä julkisti kokeensa tulokset vuosilta 2009–2011, ja näissä virheelliset tulokset oli kalibroitu ja yhdistetty tiukasti kiinni olleella valokuidulla tehtyihin kokeisiin. Nyt neutriinojen nopeus oli hyvin tarkasti odotetun kaltainen.

-

Otsikkokuvassa on OPERA:n tietokoneita ja kaapeleita. Kuva: S. Schiavon/LNGS-INFN.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 15. Einsteinin suurin moka

Su, 12/15/2019 - 12:31 Jari Mäkinen
Einstein näyttää kieltä

Albert Einstein oli eräs 1900-luvun suurimmista tiedemiehistä, mutta ei hänkään ollut erehtymätön. Niin sanottu kosmologinen vakio oli hänen suurin harha-ajatuksensa.

-

Kosmologinen vakio on kummajainen, jonka Einstein vuonna 1916 julkaisema Yleinen suhteellisuusteoria pitää sisällään. Kun suhteellisuusteoria johti eittämättä siihen tilanteeseen, että maailmankaikkeus romahtisi kasaan ainetiheytensä vuoksi, oli kätevin tapa "korjata" vika lisätä kaavoihin vakio, joka pitäisi maailmankaikkeuden staattisena. Se olisi ikäänkuin antipainovoimaa.

Sen tausta on kuitenkin ymmärrettävä, sillä 1900-luvun alussa kuvamme maailmankaikkeudesta oli hieman erilainen kuin nykyisin. Emme tietäneet kunnolla esimerkiksi etäisyyksiä selvästi Aurinkokunnan ulkopuolella oleviin kohteisiin, kuten galakseihin, emme tietäneet paljonko kaikenkaikkiaan on ainetta, ja koko käsitys siitä, millainen maailmankaikkeus on, oli epäselvä.

Tilanne oli kuitenkin muuttumassa jo Einsteihin pohtiessa suhteellisuuttaan.

Vesto Slipher havaitsi vuonna 1912 galaksien punasiirtymän, ja kun punasiirtymän tiedettiin syntyvän suhteellisesta nopeuserosta, ymmärrettiin galaksien etääntyvän meistä. Alexander Friedmann osoitti vuonna 1922 (Einsteinin kaavoilla!), että maailmankaikkeus laajenee. Vuonna 1927 Georges Lemaître ehdotti, että galaksien etäisyys on verrannollinen niiden etääntymisnopeuteen. Kaksi vuotta myöhemmin Edwin Hubble osoitti tämän todeksi havainnoillaan.

Kun kaikki viittasi siihen, että maailmankaikkeus laajenee, ei Einstein sätkinyt vastaan, vaan totesi kosmologisen vakion olevan "elämänsä suurimman virheen". 

Se ei kuitenkaan ollut sitä, sillä vuonna 1998 päädyttiin jo aiemmin olleisiin havaintoihin ja ajatuksiin perustuen siihen ajatukseen, että maailmankaikkeus ei olekaan vain laajenemassa, vaan laajeneminen vain nopeutuu ajan kuluessa. Mitä kauemmaksi tulevaisuuteen mennään, sitä nopeammin universumi laajenee.

Siis: jonkinlainen kosmologinen vakio onkin tarpeen, mutta juuri päinvastoin kuin Einstein aikanaan oletti. Sen tarkoitus ei ole pitää maailmankaikkeus vakiokokoisena, vaan kuvata sen kiihtyvää laajenemista.

Voisi siis sanoa, että Einsteinin suurin virhe oli olettaa kosmologisen vakion olleen virhe.

Einsteinin liitutaulu

Oxfordin yliopiston tieteenhistorian museossa on liitutaulu, jota Einstein käytti toukokuussa 1931 pitäessään Oxfordissa kolme kuuluisaa luentoa. Keskimmäinen niistä käsitteli kosmologiaa, ja vaikka kirjoitukset eivät ole aitoja, tuolta luennolta säilyneitä, on liitutaulu esillä museossa kosmologian esitelmän kaavat pintaansa kirjoitettuina. 

Esitelmässään Einstein käsitteli tuoreinta maailmankaikkeuden olemusta kuvaavaa malliaan, joka tunnettaan Friedmann-Einsteinin mallina. Siinä Einstein yhdistää omat suhteellisuusteorian pohjalta tulevat ajatuksensa vuonna 1922 Alexander Friedmannin esittämään teoriaan, missä maailmankaikkeus voi laajentua ja supistua ajan myötä. 

Taulussa on muutama jännä yksityiskohta.

Ensinnäkin Einstein piti esitelmänsä saksaksi, ja siksi toiseksi alimmalla rivillä oleva valovuosi on kirjoitettu kirjaimin LJ, eli Lichttjahr.

Toiseksi taulussa on virhe – siis taas yksi Einsteinin töppäys!

Neljännellä rivillä oleva D on Hubblen vakio (jolla kuvataan maailmankaikkeuden laajenemisvauhtia) jaettuna valon nopeudella. Sen neliön arvoksi Einstein merkitsee tässä 10−53 cm−2, vaikka sen olisi pitänyt olla 10−55 cm−2. Nähtävästi Einstein on erehtynyt muuttaessaan megaparsekeja senttimetreiksi, jolloin tuloksena on varsin suuri virhe.

Einstein korjasi sen myöhemmin, mutta se on jäänyt elämään mm. tässä liitutaulussa.

Kirjoitimme liitutaulusta Tiedetuubissa vuonna 2013.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.