Kun Hubble vietiin avaruussukkulalla kiertoradalleen ja sen kameroilla otettiin ensimmäiset kuvat, tähtitieteilijöiden suut loksahtivat auki, mutta muista syistä kuin olisi voinut odottaa. Kristallinkirkkaiden ja huipputarkkojen otosten sijasta ruudulla näkyi suttuista puuroa, joka oli laadultaan kehnompaa kuin harrastajakaukoputkilla otetut kuvat.

Hubble oli likinäköinen. Pian selvisi syykin. 2,4-metrinen pääpeili oli hiottu väärin. Ei tyystin, mutta ratkaisevasti: paraboloidin muotoinen pinta on reunoiltaan neljä mikrometriä liian loiva. Virhe oli luonteeltaan sellainen, että kuka tahansa huolellinen harrastaja pystyy kaukoputken peiliä hioessaan moisen välttämään.

Onneksi Hubble-avaruusteleskooppi oli alkujaankin suunniteltu huollettavaksi avaruudessa, joten pikaisesti – tai niin pikaisesti kuin se avaruustekniikan osalta on mahdollista – rakennettiin korjausoptiikkamoduuli, joka käytiin vaihtamassa yhden havaintoinstrumentin tilalle. Hubble sai periaatteessa silmälasit, vaikka todellisuudessa ne rakentuvatkin pienistä peileistä.

Virheistä opitaan, mutta suoranaisten huiputusten hyötyjä on vaikea keksiä, pikemminkin niistä on pelkkää haittaa.

Vuonna 1908 harrastaja-paleontologi Charles Dawson osui Sussexissa kotinsa lähistöllä hiekkakuopalle, jossa joukko työmiehiä oli lapioimassa soraa. He näyttivät Dawsonille luunpalasia, joita olivat löytäneet soran seasta. Tai itse asiassa he olivat löytäneet kokonaisen kallon, mutta se oli lapion iskusta rikkoutunut palasiksi.

Osa palasista oli ehtinyt jo hukkua hiekan ja soran joukkoon, mutta käsiinsä saamista osista Dawson sai koottua jonkinlaisen hahmotelman hajonneesta kallosta.

Ja se oli mullistava! Kun Luonnonhistoriallisen museon tutkija Arthur Woodward tarkasteli kalloa huolellisesti, hän tuli siihen tulokseen, että se on vähintään 500 000 vuotta vanha. Kallossa oli samanlaisia piirteitä kuin apinoilla, mutta leukaluu ja erityisesti hampaat muistuttivat ihmisen purukalustoa.

Kuluvan vuosituhannen alussa seudulta löytyi pienempiä ja taidokkaammin muokattuja työkaluja kuten kaapimia, keihäänkärkiä ja naskaleita. Niiden ajoitus paljasti kiviesineiden olevan yllättävän vanhoja, jopa 320 000 vuoden takaa.

Tuoreet löydöt poikkesivat aiemmin tunnetuista käsikirveistä myös materiaaliltaan. Kookkaammat käsikirveet oli naputeltu paikallisista kivistä, mutta keihäänkärjet ovat obsidiaania, tuliperäistä kiveä, jota Olorgesailien seuduilla ei esiinny.

Sitä on melko lähellä, vain 25–90 kilometrin etäisyydellä, mutta eri suunnissa ja eri esiintymissä. Tästä tutkijat ovat päätelleet, että tuolloiset ihmisryhmät harjoittivat keskenään vaihtokauppaa.

Asuinpaikoilta löytyi myös väriaineita, esimerkiksi okraa. Tutkijat eivät ole varmoja, mihin tarkoitukseen niitä on käytetty, mutta joitakin aavistuksia siitä on.

"Samaan tapaan kuin värejä käytetään nykyisin vaatteissa tai lipuissa ilmaisemaan omaa identiteettiä, entisaikojen ihmiset ovat ehkä viestittäneet väriaineiden avulla kuulumistaan eri ryhmittymiin ja mahdollisesti pitäneet yllä siteitä etäämpänä asuviin lajitovereihinsa", Potts arvioi.

Tutkijat selvittivät syitä uudenlaisten käytöstapojen ilmaantumiseen yhdistämällä eri tavoin hankittuja tietoja muinaisista olosuhteista ja asuinseuduista. Näyttää siltä, että noihin aikoihin sekä maisemassa että ilmastossa tapahtui muutoksia, jotka saivat aikaan epävarmuutta elämisen kannalta tärkeiden resurssien löytymisessä.

Epävakaiden aikojen arvellaan alkaneen noin 360 000 vuotta sitten, jolloin myös alueen vulkaaninen aktiivisuus kasvoi. Aiemmin on oltu siinä käsityksessä, että ihmisen kehitys oli tasaisen verkkaista, mutta uusien tutkimustulosten perusteella olosuhteissa tapahtuneet merkittävät muutokset pakottivat kehittämään melko nopeasti uusia tapoja selviytyä uudenlaisessa ympäristössä.

Löydöistä kerrottiin Smithsonian Instituten uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: Human Origins Program/Smithsonian Institute

Kaukaisella 80-luvulla joku kirjaili Kaivopuiston tähtitornin havaintopäiväkirjaan syvällisen mietelmän: "Maailmankaikkeus on oma pää." Hawking tiesi henkilökohtaisesti, mitä se tarkoittaa.

Itselläni on ollut ilo ja kunnia suomentaa useita Hawkingin teoksia. Tutkija ei koskaan uskotellut kirjoittavansa jonkin ylevän kansanvalistuksellisen aatteen innoittamana – vaikka ei tietenkään pitänyt ollenkaan huonona asiana, että ihmiset oppisivat uusia asioita kiehtovasta maailmankaikkeudesta.

Hawking myönsi auliisti kirjoittaneensa kirjansa milloin rahoittaakseen lastensa opintoja, milloin päivittääkseen elämisensä kannalta oleellisia apuvälineitä. Otsikon totuuden hän sai kuulla Ajan lyhyen historian kustantajalta.

Kirjaan päätyi yksi kaava ja sitä on silti myyty yli 10 000 000 kappaletta. Teosta voikin luonnehtia alan myydyimmäksi, mutta vähiten luetuksi tietokirjaksi, sillä se ei ole mikään suupala, ellei lukijalla ole vähintään perustietoja fysiikasta ja tähtitieteestä.

Aikaa myöten Hawkingin kirjat ohenivat ohenemistaan, mikä ei ole ihme. Kun jokaisen sanan jokaisen kirjaimen joutuu valitsemaan tietokoneen näytöltä poskilihasta liikauttamalla, vuolassanaisuus karsiutuu nopeasti.

Sama päti tietysti kanssakäymiseen muiden ihmisten kanssa. Jos sai sovittua tapaamisen Hawkingin kanssa, perusneuvo oli, ettei kannata lörpötellä joutavia. Toisinaan vieras saattoi unohtaa perustellun ohjeen ja kysäistä "mitä kuuluu?". Sen jälkeen joutui seuraamaan nolona ja naama punoittaen, kuinka Hawking ponnisteli vastatakseen "Kiitos hyvää, entä itsellenne?"

Hawking tunnettiin ja tunnistettiin kaikkialla maailmassa. Itseironisesti hän totesi yhdeksi syyksi sen, että hänen on mahdoton naamioitua. Sähköpyörätuolillaan hän huristeli hurjaa vauhtia – kollegoidensa kauhuksi – niin San Franciscon jyrkillä kaduilla kuin liian lähelle tunkevien varpaillakin.

Yhtenä Hawkingin harrastuksena oli vedonlyönti, mutta vain kollegoidensa kanssa ja tieteellisistä asioista. Yleensä hän asetti panoksensa sellaisen väitteen puolesta, jonka tiesi vääräksi. Häviö ei tuntunut niin pahalta, jos oli kuitenkin oikeassa.

Stephen Hawkingin viimeisessä tieteellisessä artikkelissa – tai ainakin se on tuorein hänen nettisivuillaan olevassa listauksessa – hän pohtii Thomas Hertogin kanssa ikuista inflaatiota. Johdanto päättyy toteamukseen, että "ikuisen inflaation hylkääminen ei tuota ääretöntä fraktaalimaista multiversumia, vaan äärellisen ja suhteellisen laakean maailmankaikkeuden".

Ajatus on lohdullinen.

Lasimaisen sitkas neste oli ominaisuuksiltaan yllättävä. Kun prosessi käännettiin toiseen suuntaan, vesi ei edelleenkään muuttunut jääksi, vaan palasi alkuperäiseen, "tavalliseen" olomuotoonsa.

Tuolloin tutkijat eivät osanneet selittää ilmiön fysikaalisia perusteita, mutta kun Andell lyöttäytyi yksiin Amsterdamin yliopiston Sander Woutersenin kanssa, alkoivat veden uudet salat selvitä.

Woutersen on asiantuntija infrapunaspektroskopiassa, jolla päästiin tutkimaan yksityiskohtaisesti veden molekyylirakennetta. Kävi ilmi, että molekyylitasolla vedessä tapahtuneet muutokset olivat samanlaisia kuin kahden aiemmin, jo 1990-luvun alkupuolella, havaitun jään olomuodon välillä.

Tuoreet tulokset osoittavat, että "kiteytymisverhon" takana todella tapahtuu olomuodon muutos nesteestä toisenlaiseksi nesteeksi. Uusi löytö saattaa auttaa myös selittämään omituisuudet nestemäisen veden termodynaamisissa ominaisuuksissa.

"Tällainen käyttäytyminen on lähes ainutlaatuista lukemattomien tunnettujen molekyylinesteiden joukossa", Andell lisää. "Sitä arvellaan esiintyvän vain joidenkin muiden aineiden kohdalla, mutta ainuttakaan tapausta ei ole vielä pystytty todistamaan."

Vesitutkimuksesta kerrottiin EurekAlert!-sivustolla ja se on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Markus Hotakainen

"Ultralyhyiden laserien tutkiminen on haasteellista, koska ne tuottavat tyypillisesti enintään pikosekunnin mittaisia pulsseja", kertoo professori Goëry Genty, joka valvoi tutkimusta Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) fotoniikan laboratoriossa.

"Optiset mittaustekniikat eivät ole kyenneet mittaamaan laserin vakaantumista edeltäviä monimutkaisia dynaamisia prosesseja ja ultralyhyiden pulssien satoja (joskus tuhansia) purkauksia." 

Tuoreessa Nature Photonics -lehdessä julkaistu tutkimus näyttää selvästi, kuinka laserpulssi kehittyy kohinasta kuin tyhjästä ja värähtelee voimakkaasti ennen vakaantumistaan. Tulokset tuottavat uutta tietoa laserpulssien toiminnasta ja niillä on vahvaa tieteidenvälistä sovellettavuutta.

"Kyseessä on esimerkki ns. dissipatiivisesta solitonijärjestelmästä, joka on yksi epälineaarisen tieteen peruskäsitteistä ja jota voidaan soveltaa muun muassa biologian, lääketieteen ja ehkä jopa yhteiskuntatieteiden alueilla", sanoo professori John M. Dudley, joka ohjasi tätä ranskalaisessa Bourgogne-Franche-Comtén yliopistossa tehtyä tutkimustyötä.  

Erityinen tieteellinen edistysaskel, joka mahdollisti kyseisen tutkimuksen, on laserin ajallisen intensiteetin reaaliaikainen mittaus alle pikosekunnin tarkkuudella sekä laserin spektrin mittaaminen alle nanometrin tarkkuudella.

Tarkkailemalla näitä ominaisuuksia samanaikaisesti tutkijat onnistuivat kehittämään edistyneen laskennallisen algoritmin, joka tunnistaa laserin sähkömagneettisen kentän ominaisuudet.

FoodiEX -hanke etsiikin nyt kuluttajia, jotka voisivat auttaa tässä.

"Toivomme mukaan erityisesti ruoka-alan vaikuttajia, joilla on jo yleisö ja joilla on halu auttaa tutkimustyötä, uteliaisuutta oppia ja halua kehittää uutta", hankkeen koordinaattori Laura Forsman sanoo.

"Hankkeessa otetaan pöydälle tulevaisuuden bioruokaraaka-aineita ja muokata niistä kahden kiinnostavan keinon avulla paremmin kuluttajia miellyttäviä ja houkuttelevia. Keinot ovat ihmisen moniaistisen kokemisen ymmärrys ja hyödyntäminen ja aktiivisten kuluttajien osallistaminen raaka-aineiden kuluttajakokemuksen kehittämiseen." 

Molemmat keinot ovat asiakaskokemuksen saralla isoja teemoja, jotka yhdessä kattavat hyvin kuluttajien kokemusmaailmaan vaikuttamisen.

"Moniaistisen kokemisen tutkimus antaa tuotekehitykseen eväitä konkreettisella, aistihavaitsemisen tasolla", selittää Forsman.

"Mutta se ei yksin riitä vaan ihmisen kokemiseen vaikuttavat sosiaaliset tekijät täytyy myös ymmärtää ja ottaa huomioon. Siihen apua kaivataan yleisiin mielipiteisiin vaikuttavilta suunnannäyttäjäkuluttajilta – ihmisiltä, jotka muokkaavat sosiaalista todellisuuttamme samoin, kuin mitä erilaiset aistiärsykkeet ja niiden yhdistelmät muokkaavat aistittavaa todellisuuttamme."

Video kuvaa skyrmionin kokeellista luontia sivusta. Eri magneettisen momentin eli spin-vektorin suunnat muodostuvat erillisiin alueisiin oikealla (ylöspäin), keskellä (vaakasuunta) ja vasemmalla (alaspäin). Alueet on kuvannettu erillisinä, vaikka todellisuudessa kondensaatteja on vain yksi. Mitä vaaleampi väri kondensaatissa on, sitä suurempi on hiukkastiheys. Video: Tuomas Ollikainen.

Möttönen kertoo myös nähneensä itse talon sisään syöksyneen pallosalaman. Vastaavia havaintoja on tehty läpi historian, mutta fyysisiä todisteita on vähän.

Magneettisten momenttien eli spinien muodostamat solmut luodaan erittäin harvassa ja kylmässä kvanttikaasussa. Spinien muodostamilla solmuilla on monia pallosalamaa muistuttavia ominaisuuksia. Joidenkin tutkijoiden mukaan pallosalama koostuu varautuneiden hiukkasvirtojen kietoutuneista vyyhdeistä.

Uuden oululaisen muovilaadun monomeeri valmistetaan käyttäen apuna Pd-katalysoitua suorakytkentämenetelmää, jonka avulla saadaan valmistettua ns. bisfuraanirakenne.

Tutkijat vertasivat uuden synteettisen biomuovin ominaisuuksia pakkausmateriaaleista tuttuun PET-muoviin. Uuden PEBF-muovin havaittiin pitkälti muistuttavan sekä mekaanisilta että termisiltä ominaisuuksiltaan PET-muovia.

PET, eli polyetyleenitereftalaatti on eritoten pakkausteollisuudessa käytetty muovi, mutta esimerkiksi fleece-kankaat kudotaan PET-kuiduista. Sitä voidaankin tehdä muun muassa kierrätetystä virvoitusjuomapullojätteestä – tai tulevaisuudessa kenties PEBF-muovista.

Itse asiassa syitä PET:in korvaamiseksi PEBF:llä on ekologisuuden lisäksi muitenkin : uuden muovin barriääri- eli läpäisyn esto-ominaisuudet osoittautuivat huomattavasti PET:iä paremmiksi. Esimerkiksi happikaasua ja vesihöyryä kulkeutui kaksinkertainen määrä PET-muovista valmistetun kalvon läpi verrattuna uudesta PEBF-muovista valmistettuun kalvoon.

Lisäksi tutkijat havaitsivat, että polymeerirakenteen sisältämä bisfuraanirakenne estää tehokkaasti UV-säteilyn kulkeutumisen materiaalista valmistetun kalvon läpi.

PET-muoviin on näet lisättävä erillisiä UV-suoja-aineita, jos materiaalista halutaan valmistaa UV-suodattava filmi.

Tutkijat arvioivatkin, että ensi vaiheessa uudelle synteettiselle biomuoville voi löytyä käyttökohteita korkean teknologian sovelluksissa, joissa tarvitaan kehittyneitä materiaalin suojaominaisuuksia.

Tutkimustulokset julkaistiin Macromolecules-lehden artikkelissa UV-Blocking Synthetic Biopolymer from Biomass-Based Bifuran Diester and Ethylene Glycol.

Tällaisten mittatilausmolekyylien valmistus on kuitenkin ollut aiemmin niin hankalaa, että "ihmeaineen" sovellukset ovat olleet vähissä. Uuden prosessin myötä sitä voidaan hyödyntää niin ilmaisintekniikan, aurinkokennojen, ledien kuin tallennuslaitteidenkin kehittämisessä.

Uudesta olympiamolekyylistä kerrottiin Floridan valtionyliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Angewandte Chemie -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: FSU

Antibioottiresistenssistä innostunut virustutkija

Tieteellisen rohkeuden palkinnon saanut akatemiatutkija Matti Jalasvuori on virustutkija (otsikkokuvassa vasemmalla), joka on eriskoistunut erityisesti virusten hyötykäytöstä antibiooteille vastustuskykyisten bakteeri-infektioiden hoidossa.

Jalasvuoren tutkimusaiheet ovat kuitenkin olleet vuosien varrella moninaisia. Hän on tutkinut muun muassa virusten ja elämän synnyn yhteyttä, ;virusten alkuperää, virusten ja seksuaalisen lisääntymisen evoluutiota sekä virusten käyttämistä syöpähoitona. 

"Opintojeni loppupuolella tajusin, että geneettisen tiedon siirtyminen organismista toiseen on hyvin merkittävä osa elämää ja viruksilla on siinä iso rooli", Matti Jalasvuori kertoo.

"Ymmärryksemme tästä kokonaisuudesta on kuitenkin vielä kovin vajavainen. Se on sittemmin toiminut yhdistävänä tekijänä hyvinkin erilaisissa tutkimuksissa, joiden pariin olen usein päätynyt vain, koska olen unohtunut pohtimaan tieteellisiä ongelmia illasta toiseen. Tällä niin sanotulla horisontaalisella geeninsiirrolla on myös paljon käytännön sovelluksia, ja se on pitkälti syypää antibioottivastustuskyvyn nopeaan leviämiseen."

Antibioottivastustuskyky on yksi merkittävimmistä ja kiireellisimmistä lääketieteen ongelmista.

Jalasvuori tutkii antibioottivastustuskyvyn leviämistä bakteereissa ja kehittää uudenlaisia virus- ja plasmidipohjaisia keinoja tämän vastustuskyvyn leviämisen estämiseksi.

Tutkimuksessaan hän yhdistää virustutkimuksen osaamistaan rohkean monitieteisellä tavalla, ja luo näin mahdollisuuksia uudenlaisten ratkaisujen löytymiseen antibioottivastustuskyvyn käytännön haasteisiin.

Jyväskylän yliopistossa työskentelevä Jalasvuori on julkaissut yleistajuisen Virus – elämän   synnyttäjä, kuoleman kylväjä, ajatusten tartuttaja -teoksen.

Hulluuden historiaa

Yhteiskunnallisesen vaikuttavuuden palkinnon sai tutkijatohtori Ville Kivimäki.

Otsikkokuvassa oikealla oleva Kivimäki on historioitsija, joka on tutkimuksissaan käsitellyt erityisesti sota-ajan sosiaali- ja kulttuurihistoriaa sekä mielenterveyden ja psykiatrian historiaa.

Palkintoperustelujen mukaan hän kykenee tutkimusotteensa kautta avaamaan keskustelua Suomen historiassa pitkään vaietuista, monia koskettaneista, kivuliaistakin aiheista.

Hänen tutkimuksensa ovat esimerkiksi nostaneet näkyville sodan piileviä vaikutuksia ja lähentäneet näin eri sukupolvien kokemuksia. Ymmärrys siitä, kuinka monin tavoin sota vaikuttaa yksilöihin ja yhteiskuntaan, voi auttaa hahmottamaan paremmin myös oman aikamme väkivaltaisten konfliktien seurauksia.

Tampereen yliopistossa dosenttina toimiva Kivimäki tuo tutkimustaan ja historian aineistoja laajasti yleisön ulottuville ja julkaisee paljon suomeksi. Muun muassa hänen väitöskirjaansa pohjautunut teos Murtuneet mielet sai Vuoden historiateos- ja Tieto-Finlandia -palkinnot vuonna 2013.  

”Erityisesti juuri historioitsijoilla on toinen yleisö akateemisen tutkijayhteisön ulkopuolella. Suomessa on erittäin sivistynyt suuri lukijakunta, joka harrastaa laajasti historiantutkimusta ja täyttää penkit historiaa käsittelevissä yleisötilaisuuksissa”, Kivimäki toteaa.

”Tämän yleisön kanssa historiantutkijat keskustelevat menneisyyden ja nykyisyyden suhteesta – ja siis myös nykyhetkestä ja tulevaisuudesta. Tälle yleisölle kirjoittaminen on tutkijoiden tehtävä siinä missä kansainväliselle tiedeyhteisöllekin kirjoittaminen.”

Kivimäen mielestä on mahdotonta mitata tämän keskustelun arvoa tai merkitystä, mutta monien aiheiden kannalta historiantutkimuksen yhteiskunnallinen vaikutus syntyy juuri keskustelussa suuren yleisön kanssa.