Tajemnice alchemicznego laboratorium Tychona Brahe

W XVI w. jednym z najznamienitszych astronomów był Duńczyk Tycho Brahe (1546-1601).

Tycho Brahe (wlaśc. Tyge Ottensen Brahe)
źródło Wikipedia, licencja: domena publiczna

Tu pewna uwaga: w wielu źródłach znany jest (nieprawidłowo) jako Tycho de Brahe, a tak naprawdę nazywał się Tyge Ottesen Brahe. Jako ciekawostkę dodam, że imię Tyge to zdrobnienie od Thorkild (Torkil, Torkel), a oznacza ono „kociołek ofiarny Thora”. Zlatynizowana wersja imituje greckie imię Tychon (Tukhōn), które oznacza mniej więcej 'szczęściarza’. [Tu podziękowanie dla Piotra Gąsiorowskiego za te wyjaśnienia.]
Dokonania Brahego w dziedzinie astronomii są absolutnie niepodważalne. Do dziś uczeni zachodzą w głowę, jak udało mu się dokonywać pomiarów z niewiarygodną dokładnością. Przypomnijmy, że było to w czasach przed wynalezieniem teleskopu. Ale nie o astronomii będzie ten wpis.
Jak wielu innych uczonych tamtych czasów, także Tycho zajmował się wieloma innymi sprawami, jak na przykład astrologią (no cóż, przynosiła kasę) czy alchemią. I właśnie o tej ostatniej dziedzinie badań chcę napisać kilka słów.
Dlaczego właśnie teraz alchemiczne dokonania Tychona są wspominane? Otóż ujawniono niedawno wyniki badań fragmentów szkła i ceramiki znalezionej w ruinach Uraniborgu. Zacznijmy jednak od początku.

Nazwa ta, oznaczająca dosłownie „zamek Uranii” (była to muza astronomów), została nadana pierwszemu obserwatorium astronomicznemu zbudowanemu w latach 1576-80 na niewielkiej wyspie Ven, należącej wtedy do Danii (dziś terytorium szwedzkie) – wówczas nosiła duńską nazwę Uranienborg. Projekt oraz nadzór nad budową były dziełem Tychona, który w tamtym czasie cieszył się poparciem ówczesnego króla Christiana IV.

Uranienborg (obraz Constantina Hansena)
źródło: Wikipedia, licencja: domena publiczna

Nieco później Tycho zbudował tam drugie, podziemne obserwatorium Stjerneborg („zamek gwiezdny”). Przechowywał tam swoje najcenniejsze instrumenty astronomiczne, ale też prowadził tajne eksperymenty alchemiczne.
Tycho opuścił wyspę w 1597 r. Dlaczego? Ano tu sprawa jest prosta: wypadł z łask króla. W 1601 roku, po śmierci Tychona, obserwatoria zostały zburzone.

Podobnie jak w przypadku innych alchemików, mamy bardzo mało informacji o tym, jakie prace alchemiczne były tam prowadzone. Zazwyczaj nie wykonywali oni klarownych notatek w obawie o wykradzenie tajemnic. Wiemy, że miał swój tajny eliksir, znany jako elixir Tychonis. Skład pozostaje w zasadzie nieznany, wiadomo tylko, że skomponowany był z trzech składników („medicamenta tria”).
Informacje o nim zachowały się nie tylko na wyspie, ale też w samej Danii. Sporo ludzi docierało do laboratorium alchemika, wierząc w wielką moc napoju. Ba, został nawet on wspomniany w duńskiej farmakopei. Czy eliksir działał? Tego już się raczej nie dowiemy.
Badacze dziedzictwa Tychona na podstawie zachowanych rysunków i zapisków stwierdzili, że w laboratorium uczonego działało co najmniej 16 różnych pieców. Były tam łaźnie wodne oraz piaskowe, aparatura do destylacji oraz inny typowy sprzęt w pracowni alchemicznej.

Jak wspomniałem, obserwatorium oraz laboratorium Brahego zostało zburzone na początku XVII w. Przez niemal czterysta lat nikt się specjalnie nie interesował tym miejscem. Dopiero w latach 1989-90 podjęto na wyspie badania archeologiczne, które ujawniły w ruinach obserwatorium fragmenty naczyń szklanych oraz ceramicznych. Jest wielce prawdopodobne, że pochodzą one właśnie z laboratorium alchemicznego Tychona. Cztery kawałki szkła oraz jeden ceramiczny zostały poddane bardzo dokładnej analizie chemicznej. Wykorzystano do tego wyrafinowaną technikę, znaną pod skrótem ICP-MS. Jest to spektrometria mas sprzężona z plazmą wzbudzaną indukcyjnie. Pozwala ona na wykrywanie wielu metali oraz kilku niemetali obecnych w próbce w naprawdę niewielkich ilościach (1:1015). Technika ta jest niezwykle czuła, a ponadto wyniki uzyskuje się dosłownie w ciągu kilku minut. Minusem jest jednak cena aparatu. Dodatkowo wykorzystuje się tutaj laser jako urządzenie do odparowania próbki z powierzchni materiału badanego. Pozwala to na precyzyjne mapowanie znaleziska – możemy z olbrzymią dokładnością określić miejsce, z którego pochodzą wykryte pierwiastki, a do tego modyfikacja próbki jest praktycznie niezauważalna.
Nie wdając się w szczegóły techniczne – analiza wygląda tak: laser skierowany w konkretne miejsce próbki rozgrzewa to, co znajduje się na powierzchni, przekształcając obecne tam substancje w plazmę, która następnie ląduje w spektrometrze mas. To urządzenie dzięki polu magnetycznemu rozdziela ją na fragmenty o różnej masie, a znajdujący się na końcu detektor wykrywa konkretne jony. Resztę robi komputer.
Korzystając m.in. z tej techniki w 2024 roku dwaj duńscy uczeni wykonali serię analiz tego, co po latach pozostało na powierzchni naczyń z laboratorium Brahego.
Znaleźli tam dość typowe dla pracowni alchemicznych metale, takie jak miedź (Cu), antymon (Sb), złoto (Au) oraz rtęć (Hg). Ich wykrycie nie było żadną sensacją, ponieważ pierwiastki te były w zasadzie w każdej pracowni dobrego alchemika. Ale badania spektrometryczne pokazały też, że w próbkach znajduje się także wolfram (W). W owych czasach nie znano tego pierwiastka, został odkryty dopiero pod koniec XVIII wieku. Pierwiastek ten jest składnikiem dwóch minerałów – szelitu i wolframitu. Ze względu na ograniczony zakres badań trudno stwierdzić, z którego z nich pochodzą ślady wolframu w próbce. Mamy więc zagadkę, która – miejmy nadzieję – zostanie rozwiązana. Naukowcy planują bowiem kontynuować badania jeszcze innych dostępnych próbek szkła i ceramiki z dawnej pracowni Tychona.
Jest szansa, że wszystkie te wyniki rzucą nieco więcej światła na eksperymenty, które duński uczony prowadził w swojej pracowni. Praca archeologiczno-detektywistyczna trwa.

Wiele legend krąży na temat śmierci Tychona. Z relacji Johannesa Keplera wynika, że przyczyną śmierci była w zasadzie dworska etykieta. Brahe był gościem na przyjęciu w Pradze. Oczywiście, jak to w Czechach, przy stole podawano wielkie ilości piwa. No a po piwie… wiadomo. Ale zwyczaj dworski mówił, że żaden gość nie ma prawa odejść od stołu przed władcą. Tycho cierpiał, ale nie naruszył etykiety, co spowodowało zapalenie pęcherza (niektórzy twierdzą nawet, że pęknięcie). Zmarł 11 dni później.
Tyle legenda. Jaka była prawda? Niektórzy lekarze twierdzili, że przyczyną był spory kamień nerkowy, ale ta hipoteza została wykluczona po autopsji wykonanej w 1901 r. Kolejną sugestią było celowe otrucie. Tu podejrzanym był sam Kepler, który chciał przejąć schedę po duńskim uczonym. W 2010 r. Duńczycy zgodzili się na kolejne badania z wykorzystaniem zaawansowanych technik analitycznych. Podejrzewano bowiem zatrucie rtęcią, podawaną celowo w posiłkach. Jednak analiza włosów z brody uczonego wykluczyła taką możliwość. Owszem, poziom rtęci był podwyższony, co nie dziwi, albowiem alchemicy pracowali z tym metalem, ale nie na tyle, aby być przyczyną zgonu. Potwierdzono to badaniami w Rostocku, gdzie do analizy użyto próbki włosów z brody, pobranych w 1901 roku. Niestety, analiza związków organicznych po tym czasie jest już niemożliwa, więc nie będziemy wiedzieć, czy ktoś nie potraktował Tychona jakimś trującym koktajlem.
Kwestia przyczyny śmierci znamienitego uczonego pozostaje więc otwarta.

Brahe wyjechał na studia do Rostocku. Właśnie tam, w wieku 20 lat, wziął udział w pojedynku ze swoim kuzynem. W wyniku walki szermierczej stracił sporą część nosa i zyskał bliznę na czole. Aby choć częściowo ukryć niezbyt ciekawy wygląd, zamówił sobie specjalną protezę, podobno wykonaną ze stopu złota i srebra, a mocowaną przy pomocy specjalnej pasty. W 2012 r. zespół uczonych z Danii i Czech, po szczegółowych badaniach fragmentów kości poinformował, że tak naprawdę proteza była wykonana ze znacznie tańszego mosiądzu (wykryto miedź oraz cynk). Samej protezy (ani nawet jej fragmentów) nie znaleziono. Nic dziwnego, mosiądz po takim czasie zapewne uległ rozkładowi.
Być może droższa proteza ze stopu złota ze srebrem była zarezerwowana na specjalne okazje. A protezy nosów w owym czasie były dość szeroko stosowane, a to ze względu na powszechne występowanie syfilisu (tzw. nos siodełkowaty albo lornetkowaty).
Ciekawostką może być fakt, że przyczyną pojedynku była pijacka kłótnia obu panów o to, który z nich jest lepszym matematykiem.

W poszukiwaniu pomidora, który zaginął na orbicie

110 lat temu Marcel Proust napisał książkę (w zasadzie aż siedmiotomowy cykl) „W poszukiwaniu straconego czasu”. Dziś jest już zupełnie inaczej. W XXI wieku poszukiwaliśmy straconego pomidora.

Frank Rubio, amerykański astronauta, pilot i chirurg dzierży aktualny rekord USA czasu przebywania w kosmosie. Ale prawdopodobnie zostanie zapamiętany głównie dzięki zupełnie innemu wydarzeniu.
Ale zacznijmy od początku. Jedzenie w kosmosie jest na pewno prawidłowo zbilansowane pod względem kalorii oraz wartości odżywczych. Niestety, wszystko, co astronauci jedzą, jest dostarczone z Ziemi. Mogą więc oni tylko pomarzyć np. o świeżych owocach czy warzywach. Jednak za sprawą prowadzonych właśnie na orbicie ziemskiej eksperymentów może to w końcu ulec zmianie. Eksperyment nosi nazwę „The eXposed Root On-Orbit Test System” (XROOTS).

Frank Rubio przy zestawie do hodowli roślin
źródło: Wikimedia, licencja: domena publiczna

Uprawa kojarzy się zwykle z ziemią. Wiemy jednak, że nie jest ona wcale niezbędna, wystarczy roślinom dostarczać wodę i składniki odżywcze. Są dwie inne, całkiem efektywne metody niż uprawa w ziemi. Zacznijmy jednak od definicji. Już od dawna (połowa XIX wieku) na Ziemi hodujemy rośliny metodą hydroponiczną. Jest to metoda bezglebowa – rośliny są umieszczone w roztworze zawierającym specjalną mieszaninę soli mineralnych, bo tylko one i woda (oczywiście poza światłem) są niezbędne do rozwoju roślin. Z kolei aeroponika polega na umieszczeniu korzeni rosnących roślin w powietrzu zamiast w wodzie i dostarczaniu mineralnej mieszanki w postaci aerozolu bezpośrednio do korzeni. Aeroponika została wprowadzona do uprawy w roku 1970. Na początku była to metoda stosowana głównie do celów badawczych, dziś można komercyjnie kupić systemy, które wszystko wykonują automatycznie.

NASA rozpoczęła testy systemów hydroponicznych oraz aeroponicznych już pod koniec lat 90. XX wieku. Pierwotne eksperymenty skupiały się na hodowli sałaty, ale plany obejmowały cały szereg innych warzyw. W tym celu pierwotnie zaprojektowano nadmuchiwane urządzenie ze sterowaniem elektronicznym, którego można używać wtedy, gdy jest niezbędne, a po wypuszczeniu powietrza zajmuje niewiele miejsca. Jako oświetlenie stosowano lampy LED. Okazało się, że uprawa warzyw na orbicie jest jak najbardziej możliwa. Wielką zaletą w tym przypadku jest to, że nie trzeba wysyłać w przestrzeń niepotrzebnych kilogramów ziemi, co kosztuje gigantyczne pieniądze.

Kompaktowy testowy system uprawy roślin na orbicie XROOTS
źródło: NASA, licencja: domena publiczna


Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) cały czas są prowadzone badania nad uprawami hydroponicznymi i aeroponicznymi. Tym razem jednak zaprojektowano porządny, automatyczny system, który wymaga tylko minimalnej obsługi. I właśnie o uprawach traktuje ta opowieść, której głównym bohaterem jest amerykański astronauta, Frank Rubio. Jest jeszcze drugi bohater – pomidor. Sadzonki pomidorów zostały oczywiście przywiezione z Ziemi i umieszczone w dwóch uprawach: hydroponicznej i aeroponicznej. Co prawda Rubio jest inżynierem i chirurgiem, ale tutaj miał dodatkową rolę – rolnika doświadczalnego. Każdego dnia dbał o to, aby każdy pomidor był właściwie odżywiany, fotografowany i mierzony. W marcu 2023 odbył się zbiór i każdy z astronautów dostał swoją część. Pomidory nie miały imponujących rozmiarów – średnica wyniosła ok. 2,5 cm.

Ten, który dostał Rubio po zbiorach, został zamknięty w worku foliowym i przymocowany chwilowo rzepem do ściany stacji. I tyle go widziano. Rubio nie znalazł pomidora w miejscu, w którym podobno go zostawił. Reszta załogi podejrzewała, że pan doktor zwyczajnie go zeżarł i nie chciał się przyznać. Normalnie sytuacja, jak z jabłkami w „Seksmisji”. Zarządzono szeroko zakrojone poszukiwania – bez rezultatu. Zniknął jak kamfora. Wszystko działo się w zamkniętej przestrzeni, a więc pomidor musiał tam być. Prawdziwa zagadka kryminalna. Zniknięcie pomidora ujawniono dopiero we wrześniu 2023 r., gdy amerykański astronauta świętował swój rekord – rok w kosmosie. Powiedział wtedy, że ma nadzieję, że kiedyś w przyszłości pomidor się znajdzie, a on zostanie oczyszczony z zarzutów.
Rubio poszukiwał go aż do czasu, gdy jesienią 2023 musiał, po roku pobytu, wrócić na Ziemię (pół roku później niż to było planowane). Do samego końca upierał się, że nie był pomidorowym skrytożercą.
Zagadka rozwiązała się w grudniu. W czasie transmisji z ISS padły słowa: Houston, mamy pomidora! Frank Rubio został oczyszczony z zarzutu skrytożerstwa, ponieważ pomidor się znalazł. Ba, okazało się, że znaleziono dwa pomidory. Trzeba przyznać, że po tych 9 miesiącach nie wyglądały one imponująco. Były wysuszone i odbarwione, ale nie zauważono, aby rozwinęły się na nich pleśnie czy grzyby. Jednak nic nie wiadomo o tym, że ktokolwiek próbował je zjeść.
Eksperymenty z uprawą roślin jadalnych są oczywiście kontynuowane, i to z sukcesem. Warunki hodowli są cały czas optymalizowane. Doświadczenia te mają wielkie znaczenie dla kolejnych wypraw kosmicznych – na Księżyc, ale oczywiście też na Marsa. Miejmy tylko nadzieję, że nie będzie kolejnych zaginionych pomidorów ani innych warzyw.

Krótka historia pomidorowa w filmie

Opowieść o Franku Rubio – chirurgu i rolniku

O uprawie roślin w przestrzeni kosmicznej

Stworki wyjątkowo niezwykłe, które podziwiać należy, bo mogą przywalić

DZIENNIK KRÓLOWEJ STWORKÓW O ZABARWIENIU LETKO EDUKACYJNYM

Pamiętacie teleturniej „Va banque”?

Konwencja programu zakłada podanie uczestnikom odpowiedzi, do której ci muszą ułożyć pytanie. Na przykład: ultrafiolety widzi doskonale, rozróżnia kolory trochę gorzej i potrafi huknąć tak, że tworzy próżnię. Na tak postawione stwierdzenie odpowiedź brzmi: „Co potrafi rawka błazen?”.

Rawka błazen (Odontodactylus scyllarus)

źródło: Shutterstock, licencja: standardowa Shutterstock

I, jeśli mam być szczera, to w tym momencie możecie zakończyć czytanie, ponieważ więcej z tego tekstu nie wyciągnięcie. Resztę znaków dedykuję Panu Sewerynowi, który jest jedną z moich ulubionych mądrych głów na tym blogu. I to dla jego spokoju pokuszę się jednak o rozwinięcie swojej myśli.

Kolorowy pancerz i sympatyczna nazwa mogą niejednego zmylić, ale rawka błazen (Odontodactylus scyllarus) to prawdziwy Rocky Balboa wodnego świata. Ten niepozorny Stworek żyje w ciepłych wodach Oceanu Indyjskiego i Pacyfiku, wykazuje spektrum ADHD, jest przy tym całkiem bystry, a do tego lubi w demolki. Tam, gdzie się pojawia, urządza jatki iście z filmów akcji lat 90. Z łatwością rozłupuje wszelkie skorupiaki, zabija średnie ryby, a nieostrożnego hodowcę może skrócić o palce. Osiąga do 20 cm długości, dożywa nawet 20 lat i przypomina dużą krewetkę, choć tak naprawdę należy do rzędu ustonogów.

Rawki dzielimy na dwie grupy. Do pierwszej zaliczamy harpunników, których zmodyfikowane wyrostki piersiowe zakończone są drugimi szpikulcami z zakrzywionymi kolcami, podobnymi do harpunów. Niezwykle szybkim ruchem wbijają je w ofiarę i przyciągają do siebie. Drugą grupę stanowią bokserzy – i do niej należy nasz bohater. Ich odnóża zakończone są grubymi guzami, które wyglądają jak maczugi albo rękawice bokserskie. Służą do wyprowadzania ciosów celem ogłuszenia lub zabicia ofiary.

Inne ujęcie mocnego Stworka

źródło: Shutterstock, licencja: standardowa Shutterstock

Nasz nieobliczalny Stworek nieraz znajdował się w kręgu zainteresowań naukowców, jednak nie z powodu braku umiejętności panowania nad emocjami, lecz raczej z fascynacji arsenałem, jakim obdarzyła go natura. Prawdopodobnie jest on właścicielem najbardziej złożonego narządu wzroku w świecie Stworków. Jego oczy poruszają się niezależnie i mają pełen 360-stopniowy zakres widzenia. Osobliwą ich cechą jest posiadanie aż 12 różnych rodzajów receptorów, z których każdy dostosowany jest do wąskiego zakresu długości fal poszczególnych kolorów, począwszy od głębokiej czerwieni, a kończąc na ultrafiolecie. Co ciekawe, ludzie posiadają zaledwie trzy rodzaje komórek, które są wrażliwe na światło czerwone, zielone i niebieskie. Wydawać by się więc mogło, że rawki powinny widzieć świat w stylu eksplozji barw kultowej reklamy telewizorów Bravia. Tymczasem rozróżniają kolory znacznie gorzej niż większość Stworków. Jak wynika z przeprowadzonych badań, ich system widzenia pozwala rozpoznać i reagować w szybszym tempie na specyficzne kolory o szczególnym znaczeniu, które sygnalizują niebezpieczeństwo lub wyzwanie ze strony rywala. Zachodzi skuteczna identyfikacja koloru, jednak bez różnicowania odcieni, co jest kluczowe dla ich przetrwania.

Szczegółowa analiza sześciu receptorów wykrywających kolory o fali krótszej od fioletu wykazała, że każdy nastawiony jest na inną długość. Czyni go to najbardziej złożonym systemem wykrywania UV, jaki do tej pory znaleziono w przyrodzie. Światło uderzające fasetkę w oku przechodzi przez krystaliczny czopek, który leży nad receptorami. Czopki zawierają substancje selektywnie absorbujące (a więc blokujące) promieniowanie UV. Substancje te noszą wspólną nazwę MAA (aminokwas mikosporynopodobny). Takich aminokwasów jest cztery lub pięć i każdy z nich działa jak sito, blokując odrobinę inną długość fal UV. Całość przechodzi przez filtr w postaci opsyny (białka czułe na światło). I tu kolejna ciekawostka: przy sześciu receptorach takie opsyny są zaledwie dwie. Taka wyjątkowa umiejętność blokowania UV sprawia, że ich oczy działają jak niezwykle czułe detektory. Receptory, które odbierają kolor od czerwonego do fioletowego, są połączone z innymi nerwami niż te, które odbierają UV, a oba ich strumienie prowadzą do innej części mózgu. Wychodzi więc na to, że rawki wyewoluowały absurdalnie skomplikowany sposób widzenia – i zrobiły to dwa razy.

Następnym obszarem zainteresowań mądrych głów są szczękonóża, które noszą nazwę młotów i służą za rękawice bokserskie do wyprowadzania ciosów. A te są niezwykle szybkie, osiągają prędkość do 23 m/s i przyspieszenie ponad 10 000 g, co daje siłę ciosu rzędu 700 do 1500 N, czyli od 70 do 150 kilogramów. Tak potężne ciosy wytwarzają pęcherzyki kawitacyjne (taki pęcherzyk próżni), których implozja prowadzi do wzmocnienia efektu totalnej demolki tkanek miękkich przeciwnika. Co ciekawe, rawka wcale nie musi trafić, aby osiągnąć cel. Ponieważ próżnia nie ma ciśnienia, woda ze ścian pęcherzyka zaczyna szybko parować i napełnia go gazem. Ciśnienie otaczającej pęcherzyk wody dosłownie miażdży gaz w środku, wywołując falę uderzeniową, która działa na korzyść naszego Stworka.

Rękawice rawki zbudowane są z trzech warstw. Pierwsza, najbardziej utwardzona, składa się z uporządkowanych kryształów hydroksyapatytu. Pan Mirek (szef tego bloga, który z uporem maniaka zmusza mnie do pisania) określa go jako specyficzną mieszaninę wodorotlenku i fosforanu wapnia (dalej niewiele rozumiem, ale macie zapamiętać, że jest w uuujjj twarde). W głębszej warstwie kryształy są mniej uporządkowane i stanowią jedynie rusztowanie, które otoczone jest elastycznym wypełnieniem z chitozanu. To pochodna chityny, naturalny polimer o długich nitkowatych cząsteczkach. Trzecia warstwa to mięciutka poduszka, której rolą jest przejęcie i rozproszenie energii uderzenia. Utkana jest w niezwykły sposób: długie włókna chitozanu leżą obok siebie jak pnie w konstrukcji tratwy. Z kolei te tratwy spoczywają jedna na drugiej i każda jest spiralnie skręcona wobec sąsiadów z góry oraz dołu. Dzięki temu ewentualne pęknięcia czy ukruszenia nie są w stanie przedostać się w głąb, lecz skręcają się w ślad za włóknami i ulegają szybkiemu rozproszeniu, bez osłabienia całej konstrukcji.

Pod wieloma względami rawka błazen jest niezwykła, a przy tym wyjątkowo piękna. Na nasze szczęście jest też niewielka i nie chodzi ulicami po zmroku. Oczywiście możemy się licytować, czy jest wystarczająco eminentna, aby zaszczycić ten blog. Niemniej jednak kryje w sobie jeszcze wiele tajemnic, których odkrycie może z powodzeniem przysłużyć się ludzkości.

W ciemnościach też wygląda efektownie

Źródło: Shutterstock, licencja: standardowa Shutterstock