"Saya telah memperoleh salah satu hasil yang paling baik dan tidak dijangka-Spektrum bintang! -Dan spektrum yang indah dengan warna-warna dan garis-garis megah. Satu lagi langkah dan komposisi kimia alam semesta akan diturunkan, "tulis ahli astrophysik Pierre Jules César Janssen kepada isterinya dari sebuah klinik di Itali pada bulan Disember 1862. Bersenjata dengan teknologi terbaru hari dan pemerhatian yang dibuat oleh astrophysicists Barat yang lain, Janssen bertekad untuk membuka rahsia galaksi.
Pada 18 Ogos 1868, Janssen berjaya melakukannya. Dia menjadi orang pertama yang memerhatikan helium, unsur yang belum pernah dilihat di Bumi, dalam spektrum matahari. Pada masa itu, walaupun, Janssen tidak tahu apa yang dilihatnya-hanya sesuatu yang baru.
Pertengahan tahun 1800 adalah masa yang menarik untuk dikunjungi di langit. Instrumen baru yang dipanggil spektroskop meninggikan bidang astronomi. Reka bentuk yang serupa dengan teleskop, spektroskop bekerja seperti prisma berkuasa super, menyebarkan cahaya ke dalam panjang gelombang yang boleh diukur. Model awal telah membenarkan ahli fizik Joseph Fraunhofer untuk memerhatikan matahari pada awal 1800-an, tetapi ia hairan dengan garis hitam mengganggu warna-warna biasa. Garis hitam ini dinamakan untuk Fraunhofer, walaupun dia tidak mengerti apa yang mereka ada.
Pengetahuan itu akan datang beberapa dekad kemudian, dengan penyelidik Jerman Gustav Kirchhoff dan Robert Bunsen. Pada tahun 1859, Bunsen dan Kirchoff mendapati bahawa pemanasan unsur-unsur berbeza menghasilkan garis terang dalam spekroskop-dan garis-garis cahaya kadang-kadang sesuai dengan garis Fraunhofer yang gelap.
Para saintis menentukan bahawa garis terang muncul ketika gas panas dibakar. Sebagai contoh, hidrogen membakar oren, tetapi apabila diperhatikan melalui spektroskop, ia menjadi jelas bahawa oren terdiri daripada pelbagai panjang gelombang sempit cahaya individu. Begitu juga, garis gelap yang Fraunhofer telah menemui cahaya yang diserap oleh unsur yang lebih sejuk di permukaan matahari. "Kedua saintis mendapati bahawa setiap elemen kimia menghasilkan spektrum yang unik, " tulis Institut Fizik Amerika. "Ini memberikan satu jenis 'cap jari' yang boleh mengesahkan kehadiran kimia itu."
Dengan menganalisis spektrum pelepasan unsur-unsur tertentu di dalam makmal, kemudian mengubah spektroskopi mereka pada bintang-bintang, para penyelidik dapat membuat komposisi kimia segala-galanya dari matahari kita kepada bintang di seluruh galaksi.
Spektroskop yang direka untuk melihat matahari. (Wikimedia Commons) "Sebelum spektroskop anda tidak tahu apa yang diperbuat matahari, atau bintang apa yang dibuat, " kata Deborah Warner, kurator di bahagian perubatan dan sains di National Museum of American History. "Secara tiba-tiba terdapat teknik yang hampir ajaib ini yang mana anda boleh mengetahui unsur-unsur badan-badan yang jauh ini. Elemen baru muncul tepat dan kiri kerana anda mempunyai alat baru ini. "
Janssen berpura-pura ke dalam bentuk analisis cahaya baru ini. Walaupun dia tinggal di Paris, dia mengembara ke seluruh Eropah dan Asia untuk mencari mata pandang optimum untuk mengamati langit malam. Dia juga mengejar gerhana selepas melawat Itali pada Februari 1867 dan kemudian pergi ke Guntur, India, untuk keseluruhan gerhana matahari pada 18 Ogos 1868. Kerajaan Perancis dan Akademi Sains Kebangsaannya membiayai ekspedisi ini, bersama dengan itu seorang lagi Perancis, menghabiskan lebih dari 75, 000 franc untuk kedua-dua perjalanan.
Tetapi kos yang tinggi akan membuktikan pelaburan yang layak. Pada hari gerhana, bersenjata dengan spekroskopnya, Janssen melihat sesuatu yang luar biasa: garis kuning terang yang panjangnya tidak sesuai dengan unsur yang diketahui. Spektrum datang paling hampir dengan corak yang dibuat oleh natrium, tetapi cukup berbeza untuk meraih kategori sendiri. Ia seolah-olah bahawa Janssen telah menemui elemen baru, yang belum pernah dilihat di Bumi.
Pada masa yang sama, Janssen mengungkap cara baru memerhatikan matahari tanpa memerlukan gerhana, menggunakan skop yang diubah suai. Dia menghantar semua perkara ini ke Akademi Sains selepas gerhana. Tetapi pada masa yang sama, Akademi menerima perkataan dari ahli astronomi Inggeris Norman Lockyer bahawa dia telah berlaku pada suatu ciptaan yang membolehkannya melihat matahari tanpa gerhana, dan telah melakukan pemerhatian serupa. Dengan kerja masing-masing lelaki yang mengesahkan yang lain, sukar untuk memberi kredit definitif sama ada. Astronom Hervé Faye mencadangkan sesuatu kompromi: "Daripada mencuba sebanding dengan merit penemuan itu, dan dengan itu mengurangkannya, adakah lebih baik untuk mengaut secara tidak adil seluruh kehormatan kepada kedua sains ini, yang, dipisahkan oleh beberapa ribu dari batu, masing-masing telah cukup beruntung untuk mencapai yang tidak ketara dan tidak dapat dilihat oleh kaedah yang mungkin paling mengagumkan bahawa genius pemerhatian telah pernah dibayangkan? "
Ahli astrofizik Perancis Pierre Jules Janssen mengembara ke seluruh dunia dalam usaha untuk memahami alam semesta, dan merupakan yang pertama melihat corak helium panjang gelombang dalam spekroskopnya. (Wikimedia Commons) Kedua-dua penyelidik dengan sepenuh hati bersetuju untuk berkongsi penghormatan penemuan, dan kemudian menjadi kawan rapat. Tetapi walaupun dengan keseronokan pemerhatian mereka, soalan kekal. Paling penting di kalangan mereka: Apa sebenarnya yang dilihat Janssen dan Lockyer? Tidak semua saintis percaya pemerhatian itu, kerana Lockyer tidak lama lagi akan belajar. Mencari bukti untuk menyokong dakwaan bahawa dia membantu menemui unsur baru, Lockyer pergi ke ahli kimia Inggeris Edward Frankland untuk cuba menghasilkan semula corak panjang gelombang dalam makmal. Frankland berteori mungkin disebabkan oleh hidrogen di bawah suhu dan tekanan yang melampau, tetapi mereka tidak berjaya dalam cubaan mereka untuk mencipta semula.
Keraguan mengenai kemungkinan elemen yang wujud di angkasa tetapi tidak di Bumi mungkin tidak mengejutkan, memandangkan ia adalah yang pertama seumpamanya. Ahli sejarah sains James L. Marshall dan Virginia R. Marshall menulis, "Frankland, mungkin berhati-hati kerana banyak unsur-unsur yang baru ditemui 'yang timbul daripada spektrum resolusi tinggi yang kini tersedia, mengekalkan bahawa dia tidak mahu mempunyai namanya dikaitkan dengan ini unsur khayalan, "walaupun selepas Lockyer memublikasikannya, mengisinya" Helium, "setelah nama Greek untuk matahari.
Tidak semua orang begitu ragu-ragu. Saintis Amerika John William Draper memuji penemuan itu pada 1876 dalam satu ucapan kepada mesyuarat sulung American Chemical Society. "Saya sering melihat sinar kuning cerah yang dipancarkan dari kromosfer matahari, oleh unsur yang tidak diketahui, helium, kerana para ahli astronomi telah memanggilnya. Nampaknya menggeletar dengan keseronokan untuk menceritakan kisahnya, dan berapa banyak sahabat yang tidak kelihatan, "kata Draper.
Spektroskop melepasi pelbagai lelaran, dan saintis sering mengagak reka bentuknya sendiri. (Wikimedia Commons) Tidak sampai 1882 seorang ahli fizik melihat helium di Bumi. Ahli fizik Itali Luigi Palmieri merekodkan garis spektrum kuning dalam datanya semasa menganalisis lava dari Gunung Vesuvius. Penemuan itu kemudian ditindaklanjuti oleh eksperimen yang dijalankan ke atas gas oleh ahli kimia Scotland, William Ramsay, dan pada tahun 1895 para penyelidik dapat dengan jelas mengatakan bahawa helium ada di Bumi dan di matahari. Ramsay terus menunjukkan helium adalah produk pelebaran radioaktif radium, dan meletakkannya berhubung dengan unsur-unsur lain pada jadual berkala.
Hari ini, helium mungkin paling terkenal hari ini sebagai gas yang mengisi balon ulang tahun, tetapi gas juga berfungsi sebagai tujuan penting dalam jentera perubatan (seperti pengimbas MRI) dan juga pada pesawat angkasa lepas dan radiasi. Ia juga digunakan dalam bahagian komputer, mikroskop, beg udara dalam kereta, dan collision hadron besar yang digunakan dalam eksperimen fizik. Banyak yang bimbang tentang kekurangan unsur, tetapi deposit besar yang terdapat di Tanzania bermakna kita mungkin dibekalkan dengan baik untuk beberapa waktu.
Bagi Janssen, dia tidak berpuas hati dengan kekukuhannya selepas melihat helium di bawah sinar matahari. Selama karier sainsnya yang panjang, dia pergi ke Peru, Switzerland, Jepun, Aljazair dan di tempat lain dalam pencariannya untuk memahami kosmos. Dia bahkan melarikan diri dari Paris dalam belon udara panas pada tahun 1870, ketika kota itu dikepung dalam Perang Franco-Prusia. Beliau bersungguh-sungguh percaya dalam karyanya, setelah menulis, "Kajian cahaya akan menunjukkan kepada kita organisasi fizikal sistem dunia."
Nota editor, 9/4/18: Versi sebelumnya artikel ini menyatakan Lockyer dan Janssen berkongsi kredit untuk penemuan helium. Ini tidak tepat, kerana unsur itu masih belum diiktiraf. Mereka berkongsi kredit untuk menemui cara baru memerhatikan matahari tanpa gerhana. Artikel telah diubah suai untuk mencerminkan ini.
