Podivná stopa na Marsu

V červnu 2024 narazilo robotické vozítko NASA Perseverance (obr. 4) na podivný shluk kamenů. Stalo se tak v místě, kterým v dávné historii Marsu protékala řeka. Analýza kamenů brzy odhalila, že většina z nich jsou jílovce, které zřejmě vznikly z usazenin pomalu tekoucí vody. Pokud by to tak skutečně bylo, mohou jílovce dodnes uchovávat stopy toužebně hledaného marsovského života. Rozřešení měl během měsíc trvající zastávky přinést mimo jiné i přístroj, využívající sto let starého objevu, který dosud mimo rodnou Zemi nikdo nepoužil.

Mladý Chandrasekhara V. Raman objevil typ neelastického rozptylu světla (který podnes nese jeho jméno a jenž mu později vynesl Nobelovu cenu za fyziku) v roce 1928 (Vesmír 103, 222, 2024/4). Přestože už během prvního roku od objevu vyšlo tiskem více než 150 vědeckých prací využívajících Ramanovu spektroskopii, praktické použití této výzkumné metody omezovala technika. Na rozdíl od Ramana už sice nikdo nepoužíval slunečního záření, ale záznam měření vědci ještě po většinu čtyřicátých let prováděli výhradně na fotografický film. Exponovat jediný snímek tehdy trvalo desítky hodin a další dlouhý čas zabralo následné proměřování vyvolaných fotografických desek na komparátorech pro získání pozic spektrálních čar Ramanova rozptylu.

1. Mise ExoMars byla přejmenována na počest britské biofyzičky a krystalografky Rosalindy Elsie Franklinové, které vděčíme za řadu zásadních objevů nejen v molekulární biologii. Podílela se na rozkrytí struktury uhlí a grafitu. Ikonický rentgenostrukturní snímek č. 51 z King’s College London, který pořídila se svým studentem Raymondem Goslingem, byl důležitý pro objev struktury DNA. Na sklonku života se Franklinové podařilo vyřešit struktury virů, jako je virus tabákové mozaiky (první objevený virus) či virus dětské obrny. To by jistě vydalo na nejméně dvě Nobelovy ceny, žel „příšerná Rosie“, jak ji nespravedlivě vylíčil James Watson v knize Tajemství DNA, zemřela na rakovinu ve věku pouhých 37 let.

Snímek Židovská kronika, Heritage Images, Profimedia

Citlivost metody výrazně vylepšil až objev fotonásobiče, díky čemuž bylo možné lépe proměřovat rovněž intenzity jednotlivých spektrálních čar. Navzdory tomu nebylo možné myslet na jakýkoliv terénní výzkum – počátkem padesátých let 20. století měly první komerčně dostupné přístroje rozměry kuchyňské linky a jako zdroj užívaly rtuťové výbojky o příkonu několika kilowatt.

Významný rozvoj přinesl až objev laserů. Sám jejich spoluobjevitel Charles Townes, když uvažoval o tom, jak novou technologii prakticky použít, navrhl v roce 1961 Ramanův spektroskop s helium-neonovými lasery. O čtyři roky později se už nápad podařilo zrealizovat.

Šedesátá léta přinesla také holografické mřížky. Byly nejen levnější než předchozí technologie, ale dokázaly zároveň odstranit parazitní rozptyl světla. Přes tyto úspěchy počet publikací popisujících užití Ramanovy spektroskopie nedokázal překročit tisíc ročně. Měření bylo nadále nesmírně náročné [1], vyžadovalo dlouhé expoziční časy a extrémní čistotu studovaných látek (především s ohledem na možný fluorescenční signál, který je oproti Ramanovu rozptylu většinou desettisíckrát silnější).