“Eu obtive um dos melhores e menos esperados resultados - Espectros das estrelas! - e lindos espectros com cores e linhas magníficas. Apenas mais um passo e a composição química do universo serão reveladas ”, escreveu o astrofísico Pierre Jules César Janssen à sua esposa a partir de um observatório na Itália em dezembro de 1862. Armado com a mais recente tecnologia da época e observações feitas por outros astrofísicos ocidentais, A Janssen estava determinada a abrir os segredos da galáxia.
Em 18 de agosto de 1868, Janssen conseguiu fazer exatamente isso. Ele se tornou a primeira pessoa a observar o hélio, um elemento nunca antes visto na Terra, no espectro solar. Na época, porém, Janssen não sabia o que tinha visto - só que era algo novo.
A metade do século XIX foi um momento emocionante para observar os céus. Um novo instrumento chamado espectroscópio estava adiantando o campo da astronomia. Semelhante no design de um telescópio, o espectroscópio funcionava como um prisma super-motorizado, dispersando a luz em comprimentos de onda mensuráveis. Um modelo antigo permitiu que o físico Joseph Fraunhofer observasse o sol no início de 1800, mas ficou intrigado com linhas pretas interrompendo as cores normais. Essas linhas negras tinham o nome de Fraunhofer, embora ele não entendesse o que eram.
Esse conhecimento viria várias décadas depois, com os pesquisadores alemães Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen. Em 1859, Bunsen e Kirchoff descobriram que o aquecimento de diferentes elementos produzia linhas brilhantes de luz no espectroscópio - e essas linhas de luz às vezes correspondiam às linhas escuras de Fraunhofer.
Os cientistas determinaram que as linhas brilhantes apareceram quando um gás quente foi queimado. Por exemplo, o hidrogênio queima laranja, mas quando observado através de um espectroscópio, fica claro que a laranja é composta de múltiplos comprimentos de onda individuais de luz. Da mesma forma, as linhas escuras que Fraunhofer descobrira representavam a luz sendo absorvida por um elemento mais frio na superfície do sol. "Os dois cientistas descobriram que cada elemento químico produz um espectro único", escreve o Instituto Americano de Física. "Isso fornece uma espécie de 'impressão digital' que pode confirmar a presença desse produto químico".
Analisando os espectros de emissão de elementos específicos no laboratório, transformando seus espectroscópios nas estrelas, os pesquisadores puderam ver a composição química de tudo, desde o nosso sol até as estrelas através da galáxia.
Um espectroscópio projetado para olhar o sol. (Wikimedia Commons) "Antes do espectroscópio, você não tinha idéia do que o sol era feito, ou de que estrelas são feitas", diz Deborah Warner, curadora da divisão de medicina e ciência do Museu Nacional de História Americana. “De repente, há essa técnica quase mágica pela qual você pode conhecer os elementos desses corpos distantes. Novos elementos estão aparecendo à direita e à esquerda porque você tem essa nova ferramenta. ”
A Janssen mergulhou avidamente nessa nova forma de análise de luz. Embora ele morasse em Paris, ele viajou pela Europa e Ásia em busca de pontos de vista ideais para observar o céu noturno. Ele também perseguiu os eclipses, visitando a Itália em fevereiro de 1867 e indo até Guntur, na Índia, para o eclipse solar total de 18 de agosto de 1868. O governo francês e sua Academia Nacional de Ciências financiaram esta expedição, junto com a mesma. de outro francês, gastando mais de 75.000 francos nas duas jornadas.
Mas o alto custo seria um investimento valioso. No dia do eclipse, armado com seu espectroscópio, Janssen viu algo extraordinário: uma linha amarela brilhante cujo comprimento de onda não combinava com nenhum elemento conhecido. O espectro chegou mais perto do padrão feito pelo sódio, mas foi distinto o suficiente para merecer sua própria categoria. Parecia que Janssen havia descoberto um novo elemento, nunca visto antes na Terra.
Ao mesmo tempo, Janssen descobriu uma nova maneira de observar o sol sem a necessidade de um eclipse, usando um escopo modificado. Ele enviou a notícia de tudo isso para a Academia de Ciências após o eclipse. Mas na mesma época, a Academia recebeu uma notícia do astrônomo inglês Norman Lockyer de que ele havia descoberto uma invenção que lhe permitia ver o sol sem o eclipse e fez uma observação semelhante. Com o trabalho de cada homem confirmando o do outro, era difícil atribuir crédito definitivo a qualquer um deles. O astrônomo Hervé Faye sugeriu uma espécie de compromisso: “Em vez de tentar proporcionar o mérito da descoberta e, conseqüentemente, diminuí-la, seria melhor atribuir imparcialmente toda a honra a ambos os homens da ciência, que, separados por alguns milhares de pessoas? de milhas, cada um foi afortunado o suficiente para alcançar o intangível e invisível por um método que é provavelmente o mais espantoso que o gênio da observação jamais concebeu? ”
O astrofísico francês Pierre Jules Janssen viajou pelo mundo em uma tentativa de entender o cosmos, e foi o primeiro a ver o padrão de comprimento de onda do hélio em seu espectroscópio. (Wikimedia Commons) Os dois pesquisadores concordaram sinceramente em compartilhar a honra da descoberta e mais tarde se tornaram amigos íntimos. Mas mesmo com a excitação de sua observação, as questões permaneceram. O mais importante entre eles: o que exatamente Janssen e Lockyer viram? Nem todos os cientistas acreditavam na observação, como Lockyer logo aprenderia. Buscando provas para sustentar a alegação de que ele ajudou a descobrir um novo elemento, Lockyer procurou o químico inglês Edward Frankland para tentar reproduzir o padrão de comprimento de onda no laboratório. Frankland teorizou que poderia ser causada por hidrogênio sob temperaturas e pressões extremas, mas eles não tiveram sucesso em suas tentativas de recriá-lo.
O ceticismo sobre a possibilidade de um elemento existente no espaço, mas não na Terra, talvez não seja uma surpresa, já que foi o primeiro de seu tipo. Os historiadores da ciência James L. Marshall e Virginia R. Marshall escrevem: “Frankland, talvez cauteloso por causa dos muitos 'elementos recém-descobertos' errôneos surgidos dos espectros de alta resolução agora disponíveis, sustentava que ele não queria ter seu nome associado a este elemento imaginário ”, mesmo depois que Lockyer foi a público, apelidando de“ Hélio ”, em homenagem ao nome grego para o sol.
Nem todo mundo ficou tão cético. O cientista americano John William Draper exaltou a descoberta em 1876 em um discurso na reunião inaugural da American Chemical Society. “Muitas vezes olho para o raio amarelo brilhante emitido pela cromosfera do sol, por esse elemento desconhecido, o hélio, como os astrônomos se atreveram a chamá-lo. Parece tremendo de excitação contar sua história e quantos companheiros invisíveis ela tem ”, disse Draper.
O espectroscópio passou por várias iterações, e os cientistas muitas vezes ajustaram o design por conta própria. (Wikimedia Commons) Não foi até 1882 que um físico avistou hélio na Terra. O físico italiano Luigi Palmieri registrou a linha espectral amarela em seus dados enquanto analisava a lava do Monte Vesúvio. Essa descoberta foi posteriormente seguida por experimentos conduzidos sobre o gás pelo químico escocês William Ramsay, e em 1895 os pesquisadores puderam dizer definitivamente que o hélio existia tanto na Terra quanto no sol. Ramsay continuou mostrando que o hélio era um produto do decaimento radioativo do rádio e o colocou em relação a outros elementos da tabela periódica.
Hoje, o hélio é provavelmente mais conhecido hoje como o gás que enche balões de aniversário, mas o gás também serve a propósitos importantes em máquinas médicas (como scanners de ressonância magnética), bem como em monitores de espaçonave e radiação. Ele também é usado em peças de computador, microscópios, airbags em carros e no grande colisor de hádrons usado em experimentos de física. Muitos se preocuparam com a escassez do elemento, mas um grande depósito encontrado na Tanzânia significa que provavelmente estamos bem abastecidos por algum tempo.
Quanto a Janssen, ele mal descansou sobre os louros depois de ver o hélio ao sol. Ao longo de sua longa carreira científica, ele viajou para o Peru, Suíça, Japão, Argélia e outros lugares em sua busca para entender o cosmos. Ele até escapou de Paris em um balão de ar quente em 1870, quando a cidade estava sitiada durante a Guerra Franco-Prussiana. Ele acreditava fervorosamente em seu trabalho, uma vez escrito: "O estudo da luz nos mostrará a organização física do sistema do mundo".
Nota do editor, 04/09/18: Uma versão anterior deste artigo afirmava que Lockyer e Janssen compartilhavam o crédito pela descoberta do hélio. Isso era impreciso, já que o elemento ainda precisava ser reconhecido. Eles compartilhavam o crédito por descobrir uma nova maneira de observar o sol sem um eclipse. O artigo foi modificado para refletir isso.
