lasi

Southamptonin yliopiston optoelektroniikan tutkimuskeskuksen tutkijat ovat ottaneet kehittelemänsä uudenlaisen tiedon varastointikeinon testikäyttöön. Heidän mukaansa tieto on luettavissa vielä miljardien vuosien päästä.

Tallennus tapahtuu nanorakenteiselle kvartsilasille ultranopeilla laserpulsseilla. Laservalon vain 10^-15 sekuntia kestävät pulssit kirjoittavat kvartsiin pieniä pisteitä kolmeen kerrokseen. Pisteiden välit ovat niin pieniä, että ne muuttavat valon kulkua ja polarisaatiota kvartsissa.

Tallennettua tietoa voidaan lukea optisella mikroskoopilla ja polarisaattorilla.

Southamptonissa kehitetystä tallennuskeinosta puhutaan eksoottisen "viisiulotteisena", sillä tietoa tallennetaan paitsi nanorakenteiden perinteisen kolmen ulottuvuuden paikkatiedon ohella myös niiden kokoon ja suuntaukseen. Scifin ystäville tallennuslasit voivat futuristisen ulkomuotonsa kera näyttää varsi tutuilta. Niille onkin jo annettu lempinimi "Teräsmiehen muistikristalli", joka viittaa sarjakuvasankarin fiktiiviseen arkistoon jossain pohjoisnavan tienoilla. Erojakin tosin on, sillä lasi ei ole kidemuotoista ainetta.

Tallennuskapasiteettia yksittäisellä lasilevyllä on hulppeat 360 terabittiä. Ne kestävät myös 1000 asteen lämpötilan, ja säilyvät viileämmässä jopa miljardeja vuosia. 160 asteessa niille luvataan maailmankaikkeuden tähänastisen iän (13,8 miljardia vuotta) säilyvyys. Pitkän iän vuoksi ne voivat olla pian kirjastojen, arkistojen ja muiden jättimäisiä aineistoja hallinnoivien tahojen varmuuskopioinnin perustana.

Huima ikäarvio koskenee ainoastaan itse lasirakenteen säilyvyyttä. Koska lasi on erittäin jähmeää nestettä (amorfista ainetta), siinä tapahtuu aikaa myöten painovoiman vaikutuksesta valumista, etenkin korkeissa lämpötiloissa. Samalla sen rakenteeseen erittäin tiukkaan pakattu tietosisältö voikin muuttua lukukelvottomaksi jo paljon ennen kuin itse lasin tulkitaan muuttuneen. Siksi tutkijoiden visiona onkin säilöä lasikristalleja esimerkiksi avaruuden kylmyydessä ja painottomuudessa. Näin varmistettaisiin tiedon säilyminen jopa suurkatastrofien sattuessa.

Kaikkein suurin ongelma kauniiden ja kestävien muistikristallien ikuisuuden tiellä lienee mahdollisten lukulaitteiden lyhyt elinikä. Ehkäpä käyttöohjeet pitäisi kaivertaa kristallien mukana kulkeville kivitauluille? Ne säilyvät ainakin vuosituhansia..

Southamptonin yliopiston optiikan laboratorio luovutti vastikään UNESCOlle 5D-lasilevylle tallennetun ihmisoikeusjulistuksen. Luovutus tapahtui Kansainvälisen valon vuoden loppuseremonioissa Meksikossa. Muita levyille jo tallennettuja aineistoja ovat mm. Magna Carta, Kuningas Jaakon Raamattu, sekä tietysti Isaac Newtonin kirja Opticks.

Päivitys 16.2.2016 klo 11.00: Lisätty huomautus lasilevyjen muuntumisesta, sekä linkit levyille talletettuja teoksia koskeviin Wikipedia-artikkeleihin.

Juttu perustuu Southamptonin yliopiston tiedotteeseen. Tutkimusartikkelin abstraktin voi lukea täältä.

Mars Reconnaissance Orbiter eli MRO-luotain on tehnyt punaisesta planeetasta havaintoja, jotka kertovat sen pinnalla olevan lasia. 

Parikymmenkilometrisen Alga-kraatterin keskusvuoren rinteillä lasi erottuu värikoodatussa kuvassa vihreänä. Lasin lisäksi siinä näkyy pyrokseenia (sininen) ja oliviinia (punainen). 

Lasi on syntynyt, kun planeetan pintaan on iskeytynyt suurella nopeudella avaruudesta tullut kappale. Törmäyksessä on vapautunut niin paljon energiaa, että iskukohdan kallioperä on osittain höyrystynyt ja osittain sulanut. Kun sula kivi on jähmettynyt uudelleen, se on muuttunut lasiksi.

Lasiesiintymät saattavat kertoa Marsin muinaisesta elämästä – jos sellaista on ollut. Vaikka lasin syntyessä olosuhteet ovat olleet elämän kannalta vähintäänkin vihamieliset, maapallolta tunnetaan esimerkkejä tapauksista, joissa kosmisen iskun seurauksena syntyneessä lasissa on säilynyt orgaanisia molekyylejä ja jopa kasvisolukkoa.

Elämän merkkejä on siten voinut säilyä myös marsilaisessa lasissa.

Alga ei ole ainoa kraatteri, josta on löytynyt lasia. Helppoa lasiesiintymien jäljittäminen ei kuitenkaan ole ollut. Lasin spektrijäljet siitä heijastuneessa valossa ovat hyvin heikkoja ja hankalia tunnistaa.  

Ratkaisu löytyi laboratoriosta. Kun Marsin kiviä muistuttavia mineraaleja jauhettiin hienoksi ja sulatettiin korkeassa lämpötilassa, saatiin aikaan lasia, jonka spektriä voitiin verrata punaisen planeetan pinnalta heijastuneen valon spektriin. Tällä tavoin tiedettiin, millaista signaalia piti etsiä muiden mineraalien muodostaman kohinan joukosta.

Algan ohella yksi "lasikraattereista" on Hargraves, joka sijaitsee lähellä Nili Fossaen vajoamalaaksoa. Aluetta harkittiin vajaa kymmenen vuotta sitten Curiosity-kulkijan laskeutumispaikaksi ja se on ehdolla vuonna 2020 laukaistavan Mars-kulkijan tutkimuskohteeksi. 

Nili Fossaessa on havaittu merkkejä muinaisesta hydrotermisestä toiminnasta, mikä on saattanut tehdä siitä aikoinaan elämän kannalta otollisen paikan. 

Löydöstä kerrottiin NASAn uutissivuilla.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/JHUAPL/University of Arizona