Kultaisella 80-luvulla Radio Cityn taajuuksilla pyöri legendaarinen Pullakuskit-radiohupailu, jonka Viisasten kerho -osiossa panelistien päätä vaivasi kysymys siitä, mitä on kupari ja kuinka paljon. Jokseenkin samaan kategoriaan asettuu kysymys siitä, minkä muotoista on lyijy.

Lyijyn 208-isotooppi (²⁰⁸Pb) on äärimmäisen pysyvä, mikä johtuu siitä, että sen ydin on kaksoismaaginen. Sellaisiksi määritellään ytimet, joissa niin protonien kuin neutronienkin lukumäärä on niin sanottu maaginen luku.  

Ydinfysiikassa maagisia ovat luvut, joiden ilmoittamalla protonien tai neutronien lukumäärällä ytimen kuorimallin mukaiset kuoret ovat täysiä. Silloin ytimen pysyvyyteen vaikuttava sidosenergia on mahdollisimman suuri.

Surreyn yliopiston tutkimuksessa tarkasteltiin lyijyn kaksoismaagisen ytimen muotoa, jonka on pitkään ajateltu olevan täsmällisen pallomainen. Niin voisi kuvitella, jos ja kun kerran ytimen kuoret ovat täysiä. Makromaailman ilmiöihin perustuvia olettamuksia ei kuitenkaan pitäisi soveltaa mikromaailmaan, kvanttimaailmasta puhumattakaan. 

Jack Hendersonin johtamassa tutkimuksessa tehtiin neljä erillistä mittausta, joiden yhdistäminen antoi yllättävän tiedon lyijy-ytimen muodosta. Se ei ole pallo vaan pyörähdysellipsoidi – eli kuin rugbypallo, joka on amerikkalaista serkkuaan tylppäkärkisempi.

Mittaukset tehtiin Argonnen kansallisessa laboratoriossa Yhdysvalloissa. GRETINA-gammaspektrometrillä pommitettiin lyijy-ytimiä hiukkasilla, joiden nopeus oli kymmenesosa valon nopeudesta eli lähes 30 000 kilometriä sekunnissa. Ytimien ja hiukkasten vuorovaikutukset tuottivat säteilyä, jonka ominaisuuksista pystyttiin tekemään johtopäätöksiä ydinten muodosta. 

Kyse ei ole pelkästä kuriositeetista, sillä havainto osoittaa, että atomiydinten rakenne on huomattavasti aiemmin arveltua mutkikkaampi. Tutkimukseen osallistuneen Paul Stevensonin mukaan hiukkassuihkun virittämien ydinten värähtelyt eivät kenties ole niin säännöllisiä kuin on kuviteltu. 

Lyijy-ytimen yllättävä muoto ei olekaan pelkästään yhden alkuaineen erikoinen ominaisuus, vaan havainnolla voi olla huomattavia vaikutuksia laajemminkin sekä ydin- että astrofysiikkaan – kuten esimerkiksi siihen, miten raskaat alkuaineet ylipäätään muodostuvat. 

Tutkimus on julkaistu Physical Review Letters -tiedelehdessä.

NASAn Opportunity-kulkija on löytänyt Marsista oudon kiven. Se poikkeaa kaikista tähän asti tutkituista. Ja lisäksi se näyttää ilmestyneen tyhjästä.

Kivi on oudon värinen. Se on vaaleampi kuin ympäröivä hiekka ja muut alueen kivet - lähes valkoinen. Siinä on alustavien tutkimusten mukaan hyvin paljon rikkiä, mangaania ja magnesiumia. Koostumus on erilainen kuin mikään aiemmin tutkittu.

Kivi huomattiin, kun Opportunity kääntyi katsomaan 12 päivää aiemmin kuvaamaansa aluetta. Paikalle oli tupsahtanut uusi, vähän nyrkkiä pienempi murikka.

Opportunity on tutkinut Marsin pintaa tasan kymmenen vuotta. Sinä aikana se on ajellut 38.73 kilometriä. Laitteen alkuperäiseksi toiminta-ajaksi uumoiltiin kolmea kuukautta.

Kiven outo alkuperä

Mistä valkoinen kivi on oikein tullut? Mahdollisuuksia on monia.

Yksi vaihtoehto on, että kivi on avaruudesta tippunut meteoriitti.

Todennäköisyys meteoriitin tippumiselle aivan kulkijan viereen on kuin useampi lottovoitto peräkkäin. Epätodennäköinen siis. Toiseksi, kivi ei juuri näytä meteoriitilta. Vuonna 2005 Opportunity löysi ensimmäisen varmistetun meteoriitin Marsista. Koripallon kokoinen mötikkä oli tuolloin lojunut paikallaan jo jonkin aikaa, päätellen sitä osaksi peittävästä tomusta. Mutta silti sillä oli jäljellä selvä tumma sulamiskuori. Nyt löytynyt valkea kivi on paljon pienempi, ja tuoreempi - eikä sillä ei ole minkäänlaista kuorta.

Toinen mahdollisuus: Isompi törmäys heitti kiven jostain kauempaa.

Voi olla, että johonkin lähistölle on tippunut isompi meteoriitti. Jos törmäys kaivaisi maahan muutaman metrin kraatterin, se viskaisi ympärilleen paljon pintakiveä. Tämäkin on toki epätodennäköistä, mutta hieman uskottavampaa. Suorat havainnot törmäyksistä nimittäin kertovat, että Marsiin törmää vuosittain noin 200 parimetristä murikkaa. Tästä asiasta saadaan varmuus, kun planeettaa kiertävät satelliitit ottavat alueen yltä uusia kuvia.

Jos lähelle olisi todella syntynyt uusi kraatteri, nyt löytynyt kivi voisi olla peräisin ehkä muutaman metrin syvyydestä. Syvemmältä kuin mihin Opportunity-vanhus ikinä olisi omin voimin päässyt. Niin syvältä, että sieltä voisi löytyä jotain näinkin odottamatonta. Kulkijalla tulee tuolloin kiire lähteä nilkuttamaan kohti uutta kraatteria. Pari päivää sitten syntynyt kraatteri olisi ainutlaatuinen tutkimuskohde millä planeetalla tahansa.

Kolmantena, ja todennäköisimpänä vaihtoehtona, pidetään kiven sinkoutumista kulkijan renkaasta. Tällöin kuitenkin ihmetyttää, miksi kiven koostumus on niin erilainen kuin kaikki muu Marsissa. Opportunity on nimittäin tehnyt kaikkensa jotta löytäisi erikoisia kiviä. Sen renkailla on tarkoituksella kaivettu kuoppia jotta päästään kurkistamaan pintatomun alle, ja sen instrumenttikädellä on käännelty ja raaputeltu kiviä. Paljon outoa on löytynyt, mutta ei mitään yhtä outoa kuin nyt.

Opportunity on siis joko etsinyt väärästä paikasta, väärällä tavalla, tai sitten valkoinen kivi on todella harvinaista laatua.

Olisi varsinaista hullun tuuria, jos nyt, kymmenen vuoden tutkimuksen jälkeen, se kaikkein oudoin löytyisi vain sattumalta.

Yksi vaihtoehto voidaan kuitekin sulkea pois. Kyse tuskin on kulkijan alituiseen ympäriinsä surraamiseen suivaantuneesta paikallisesta, joka olisi koettanut heittää kulkijaa kivellä. Ympärillä kun ei näy ainoatakaan jalanjälkeä.