Physics Geek
Του
Δημήτρη Αθανασόπουλου

Οι πρώτες επιστημονικές προσπάθειες υπολογισμού της ηλικίας της γης έγιναν με βάση την υπόθεση ότι η Γη “γεννήθηκε” ως συγκέντρωση τηγμένων υλικών. Οι Buffon και Kelvin, προσπάθησαν να εκτιμήσουν τον χρόνο που θέλει συγκεκριμένη μάζα τηγμένου υλικού να φτάσει στην παρούσα θερμοκρασία της Γης. Το αποτέλεσμα απήχε πολύ από την πραγματικότητα, καθώς δεν λάμβαναν υπόψη την θερμότητα που παράγεται από την, άγνωστη μέχρι τότε, ραδιενεργή διάσπαση και τη συναγωγή θερμότητας από το εσωτερικό της Γης.

Αργότερα, ο George Darwin, αστρονόμος και γιος του Κάρολου Δαρβίνου, αποπειράθηκε να χρησιμοποιήσει την επιβράδυνση της περιφοράς της Σελήνης γύρω από τη Γη, αφού θεωρούσε ότι η Σελήνη είχε αποσπασθεί από τη Γη σχετικά νωρίς στην ιστορία του ηλιακού συστήματος. Μολονότι η ιδέα του είχε λογική, το αποτέλεσμα ήταν παράλογα μικρό. Μόνο όταν στις αρχές του 20ου αιώνα έγιναν κατανοητές οι ραδιενεργές διαδικασίες, όπως η φυσική μεταστοιχείωση, τέθηκαν οι βάσεις για μία ακριβέστερη προσέγγιση. Το 1907 ο Boltwood χρονολόγησε ένα δείγμα ουρανίτη με τη μέθοδο ουρανίου/μολύβδου, παρόλο που ακόμη δεν είχαν προσδιοριστεί τα ισότοπα και οι ρυθμοί διάσπασής τους. Ο καθορισμός των παραπάνω κατέστη δυνατός μετά το 1919, με την εφεύρεση του φασματογράφου μάζας.

Μερικές δεκαετίες αργότερα, ένας τριαντάχρονος γεωχημικός από την Iowa των ΗΠΑ , με το όνομα Clair Cameron Patterson γεννημένος το 1922, πειραματιζόταν με ισότοπα του μολύβδου στην προσπάθειά του να προσδιορίσει την ηλικία της Γης. Το υλικό που είχε στην διάθεσή του ήταν θραύσματα από αστεροειδείς, καθώς σύμφωνα με την πιο αποδεκτή θεωρία, οι αστεροειδείς είναι απομεινάρια της δημιουργίας του ηλιακού συστήματος και επομένως έχουν ίδια ηλικία με τη Γη. Μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις που κλήθηκε να αντιμετωπίσει ο Patterson ήταν η “μόλυνση” των υπό μελέτη δειγμάτων του από τον μόλυβδο του περιβάλλοντος. Παρά τον εμμονικό καθαρισμό του εργαστηρίου του, τα αποτελέσματα των μετρήσεών του ήταν ασυνεπή και γι’ αυτό κατέληξε στο να φτιάξει ένα εργαστήριο από την αρχή, πρωτοποριακό σε ότι αφορά τη απόλυτη καθαριότητα. Έτσι έχοντας αναστείλει για αρκετά χρόνια την έρευνά του προκειμένου να την πραγματοποιήσει στις πιο ακριβείς συνθήκες, χρησιμοποιώντας τον πιο εξελιγμένο φασματογράφο μάζας της εποχής του, το 1956 κατάφερε να υπολογίσει με ακρίβεια πλέον την ηλικία της Γης: 4,55 δισεκατομμύρια χρόνια (με αβεβαιότητα 70 εκατομμύρια χρόνια).

 

Η παραπάνω έρευνα όμως τον οδήγησε σε κάτι αναπάντεχο. Ο Patterson θέλησε να ασχοληθεί με τον έλεγχο του μολύβδου στον πυθμένα των ωκεανών. Αυτό που συμπέρανε ήταν ότι το ποσοστό εκεί ήταν 80 φορές μικρότερο απ’ ότι στο ηπειρωτικό περιβάλλον, που επηρεάζονταν άμεσα από τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Διαφορές επίσης σημείωσε στην ποσότητα του μολύβδου κοντά στις ακτές σε σχέση με την ανοικτή θάλασσα. Για στοιχεία όπως το βάριο δε ίσχυε κάτι τέτοιο. Δεδομένου λοιπόν του χρόνου που απαιτείται για την ανάμειξη, ο Patterson κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο μόλυβδος, που κανονικά υπάρχει στα πετρώματα, τα τελευταία χρόνια απελευθερωνόταν στην ατμόσφαιρα. Οπότε δεν μπορούσε κανείς να αποφύγει την έκθεσή του σ’ αυτόν.

Η υποψία αυτή τεκμηριώθηκε από την μελέτη δειγμάτων πάγου που πήρε στην Γροιλανδία, αρκετά βαθιά ώστε να μην έχουν επηρεαστεί από τις εκπομπές των καυσαερίων των κινητήρων εσωτερικής καύσης που περιείχαν τετρααιθυλομόλυβδο (συνηθισμένο πρόσθετο στην βενζίνη κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα). Η προσθήκη του τετρααιθυλομολύβδου αυξάνει τα οκτάνιά της βενζίνης, εξασφαλίζοντας έτσι ότι η βενζίνη δεν θα αυταναφλέγεται εύκολα, επιτρέποντας στους βενζινοκινητήρες να λειτουργήσουν με υψηλότερες συμπιέσεις που αυξάνουν την θερμοδυναμική τους απόδοση. Ερευνώντας τη συγκέντρωση μολύβδου στα απόλυτα διακριτά ετήσια στρώματα του χιονιού που πέφτει εκεί και παγώνει κάθε χειμώνα, ανακάλυψε πως ενώ πριν από το 1923 δεν υπήρχε σχεδόν καθόλου μόλυβδος στο παγωμένο χιόνι, από εκείνη τη χρονιά και μετά η αύξησή του ήταν σταθερή και ραγδαία. Έκανε λοιπόν σκοπό της ζωής του να βγάλει τον μόλυβδο από τη βενζίνη ερχόμενος αντιμέτωπος στην πορεία με όλους όσοι εμπλέκονταν στην παραγωγή του.

Ο μόλυβδος αποτελεί νευροτοξίνη που μπορεί να προσβάλει ανεπανόρθωτα τον εγκέφαλο και το νευρικό σύστημα. Όμως παρά την γνώση για την τοξικότητα του μολύβδου, ως τα μέσα του 20ου αιώνα, αρκετά καταναλωτικά προϊόντα περιείχαν μόλυβδο. Κονσέρβες σφραγίζονταν με μόλυβδο, πόσιμο νερό αποθηκευόταν σε δοχεία από μόλυβδο, φρούτα και λαχανικά ψεκάζονταν με εντομοκτόνα βασισμένα στον μόλυβδο, σωληνάρια οδοντόκρεμας περιείχαν μόλυβδο, ακόμα και παιχνίδια φτιάχνονταν από μόλυβδο (όπως ο “Μολυβένιος Στρατιώτης”).

Τον Οκτώβριο του 1924 ο θάνατος ενός εργάτη της Ethyl Gasoline Corporation, εταιρεία που ιδρύθηκε από τις πετρελαϊκές βιομηχανίες για την παραγωγή τετρααιθυλομολύβδου, αποτέλεσε την έναρξη των κρουσμάτων. Ο επικεφαλής χημικός της εταιρείας είπε στους δημοσιογράφους:

“These men probably went insane because they worked too hard.”
“Αυτοί οι άντρες πιθανώς τρελάθηκαν επειδή εργάστηκαν πολύ σκληρά.”

Μέσα σε λίγες μέρες, τέσσερις ακόμα εργάτες πέθαναν και 36 άλλοι διαγνώστηκαν με ανίατη νευρολογική βλάβη. (Το εργοστάσιο, όπως φαίνεται, απασχολούσε πολλούς “σκληρούς” εργάτες.)

Ο Patterson δημοσιεύεσε τα αποτελέσματα της παραπάνω μελέτης από την Γροιλανδία το 1965, για τα οποία οι αντιδράσεις ήταν έντονα αρνητικές. Η Ethyl Gasoline Corporation για οικονομικά συμφέροντα ακολούθησε πολιτική διάψευσης υπονομεύοντας κάθε προσπάθεια του Patterson να λάβει διάσταση το θέμα. Το προσωπικό κόστος για τον επιστήμονα ήταν τεράστιο.

Η χρηματοδότηση της έρευνάς του διεκόπη άμεσα, ενώ αποκλείστηκε από το εθνικό συμβούλιο έρευνας των ΗΠΑ για τα θέματα τοξικής ρύπανσης μολονότι ήταν από τους ειδικούς στο θέμα. Συνάδελφοί του, επιστήμονες, τον απομόνωσαν και έστρεψαν τα πυρά τους εναντίον του, με πιο χαρακτηριστική την περίπτωση του τοξικολόγου R. Kehoe, ο οποίος εργάζονταν για την Ethyl Corporation. Επιχορηγήσεις αποσύρονταν, συμβόλαια καταργούνταν, μέχρι και η ζωή του απειλήθηκε. Αλλά εκείνος δεν πτοήθηκε και κράτησε απόλυτη στάση, με αποτέλεσμα το 1973 την ψήφιση του Clean Air Act, του νόμου δηλαδή για την καθαρότητα της ατμόσφαιρας. Σταδιακά η χρήση της βενζίνης με μόλυβδο άρχισε να περιορίζεται, καθώς ξεκίνησαν να κυκλοφορούν αυτοκίνητα με καταλύτη (τον οποίο ο μόλυβδος καταστρέφει), ενώ μέχρι το 1986 απαγορεύτηκε τελείως.

Το 1990 μετρήσεις στο αίμα των Αμερικανών απέδειξε πτώση των επιπέδων μολύβδου έως και 80% χωρίς ωστόσο αυτό να αναιρεί το γεγονός ότι σήμερα έχουμε ως και 600 φορές περισσότερο μόλυβδο στο αίμα απ’ ότι είχαν οι άνθρωποι το 1900. Όσο για την ατμόσφαιρα, μπορεί να μειώθηκε ο ρυθμός της αύξησης, εντούτοις συνεχίζει να αυξάνεται κατά περίπου 100.000 τόνους κάθε χρόνο ως αποτέλεσμα κυρίως της μεταλλευτικής βιομηχανίας. Με την αποκατάσταση της αμόλυβδης βενζίνης, ο Patterson έστρεψε την προσοχή του στη βιομηχανία των τροφίμων, ενώ πραγματοποίησε μετρήσεις σε σκελετούς ηλικίας χιλιάδων ετών καταλήγοντας στο απόλυτα λογικό συμπέρασμα, ότι την εποχή εκείνη τα επίπεδα του βαρέως μετάλλου ήταν ως και 1.000 φορές μικρότερα. Παράλληλα ανακάλυψε ότι ο Ρωμαϊκός και Ελληνικός πολιτισμός χρησιμοποιούσε τον μόλυβδο στην καθημερινότητά.

Μόλις το 1987 έγινε μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, ωστόσο κανένα βραβείο ή διάκριση δεν ήταν ικανά να σβήσουν τον πόλεμο που εισέπραξε από τις βιομηχανίες, το κράτος και το επιστημονικό κατεστημένο. Ο Clair Cameron Patterson, μετά από μισό αιώνα αδιάκοπου, ακούραστου, επικίνδυνου και αφιλοκερδούς αγώνα, πέθανε από κρίση άσθματος το 1995. Αξίζει να σημειωθεί, ότι στις επιστημονικές δημοσιεύσεις του έβαζε πρώτα τα ονόματα των φοιτητών του προκειμένου να τους προωθήσει.

 

ΠΗΓΕΣ:
Clair Cameron Patterson (1922—1995), A Biographical Memoir by George R. Tilton
Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences (NAS) for Clair C. Patterson
A Short History of Nearly Everything by Bill Bryson.
Science
Earth and Planetary Science Letters
Geochimica et Cosmochimica Acta
Isotopic and Cosmic Chemistry