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我已经获得了最好和最不期望的结果之一——恒星光谱！—美丽的光谱，色彩和华丽的线条。年12月，天体物理学家皮埃尔·朱尔斯·塞萨尔·让桑在意大利的一个天文台给他的妻子写道。凭借当今最新的技术和其他西方天体物理学家的观察，让桑决心揭开银河系的秘密。年8月18日，让桑成功做到了这一点。他成为第一个在太阳光谱观察氦的人，氦是地球上从未见过的元素。然而，当时，让桑不知道他看到了什么——只知道这是新的东西。
十九世纪中叶是一个仰望天空的激动人心的时刻。一种叫做分光镜的新仪器正在颠覆天文学领域。与望远镜的设计相似，分光镜像一个超级棱镜一样工作，将光分散到可测量的波长。十九世纪早期，一个早期的模型允许物理学家约瑟夫·弗劳恩霍夫观察太阳，但他对黑线打断正常颜色感到困惑。这些黑线是以弗劳恩霍夫的名字命名的，尽管他不明白它们是什么。几十年后，随着德国研究人员古斯塔夫·基尔霍夫和罗伯特·本森，这种知识将会出现。年，本森和基尔霍夫发现加热不同的元素会在分光镜中产生明亮的光线——这些光线有时对应于黑暗的夫琅和费谱线。
科学家们确定当热气燃烧时，亮线出现了。例如，氢燃烧橙色，但是当通过分光镜观察时，很明显橙色是由多个单独的窄波长光组成的。类似地，弗劳恩霍夫发现的黑线代表光被太阳表面较冷的元素吸收。“两位科学家发现每种化学元素都会产生独特的光谱，”美国物理联合会写道。这提供了一种“指纹”，可以确认这种化学物质的存在.通过分析实验室中特定元素的发射光谱，然后将它们的分光镜对准恒星，研究人员可以分辨出从太阳到银河系中恒星的所有化学成分。
在分光镜出现之前，你不知道太阳是由什么组成的，或者星星是由什么组成的，”美国国家历史博物馆医学和科学部门的馆长黛博拉·华纳说。“突然间，有了一种几乎神奇的技术，你可以通过它了解这些遥远天体的元素。新的元素出现在右边和左边，因为你有了这个新工具。”让桑急切地投入到这种新形式的光分析中。虽然他住在巴黎，但他穿越了欧洲和亚洲，寻找观察夜空的最佳有利位置。他还追逐日食，于年2月访问意大利，然后一路前往印度贡土尔观看年8月18日的日全食。法国政府及其国家科学院和另一个法国人资助了这次探险，两次旅行花费了法郎。
但高成本将证明是一项值得投资的项目。日食那天，让桑用他的分光镜看到了一些不同寻常的东西:一条明亮的黄线，其波长与任何已知元素都不匹配。该光谱最接近钠形成的模式，但足够清晰，值得归入自己的类别。让桑似乎发现了一种新的元素，这是地球上前所未有的。
与此同时，让桑发现了一种不需要日蚀就能观测太阳的新方法，使用了一种改进的观测范围。日食之后，他把所有这些消息都发送给了科学院。但大约在同一时间，科学院收到英国天文学家诺曼·洛克耶的消息，他偶然发现了一项发明，使他能够在没有日食的情况下观察太阳，并进行了类似的观察。由于每个人的工作都证实了另一个人的工作，很难给其中任何一个人确定的荣誉。天文学家埃尔韦·费伊提出了一个折中的办法:“与其试图对这一发现的价值进行权衡，从而降低它的价值，不如公正地将全部荣誉归于这两位科学家，他们相隔几千英里，都有幸用一种可能是观察天才所能想到的最令人惊讶的方法到达无形和不可见的地方？”
两位研究人员衷心同意分享这一发现的荣誉，后来成为了亲密的朋友。但是即使他们的观察令人兴奋，问题仍然存在。其中最重要的是:让桑和洛克耶到底看到了什么？并不是所有的科学家都相信这个观察，因为洛克耶很快就会知道。为了寻找证据来支持他帮助发现了一种新元素的说法，洛克耶去英国化学家爱德华·弗兰克兰那里试图在实验室复制波长模式。
弗兰克兰推测这可能是由极端温度和压力下的氢引起的，但他们试图重现这种现象却没有成功。考虑到这是第一个这样的元素存在于太空而不是地球上，对这种可能性的怀疑也许并不奇怪。科学历史学家詹姆斯·马歇尔和弗吉尼亚·马歇尔写道，“弗兰克林，也许因为现在可用的高分辨率光谱中出现了许多错误的‘新发现的元素’，而保持谨慎，他不想让自己的名字与这个虚构的元素联系在一起，”即使在洛克耶公开之后，他还是以希腊太阳的名字命名它为“氦”。
不是每个人都这么怀疑。美国科学家约翰·威廉·德雷珀在年美国化学学会成立大会上的讲话中称赞了这一发现。“我经常观察太阳色球层发出的亮黄色光线，这是由天文学家大胆称之为氦的未知元素发出的。德雷珀说:“讲述它的故事，以及它有多少看不见的同伴，它似乎兴奋得发抖。
直到年，一位物理学家才发现地球上有氦。意大利物理学家路易吉·帕尔米里在分析来自维苏威火山的熔岩时，在他的数据中记录了黄色谱线。苏格兰化学家威廉·拉姆赛随后对这种气体进行了实验，到了年，研究人员可以肯定地说氦不仅存在于太阳中，也存在于地球上。拉姆齐接着指出氦是镭放射性衰变的产物，并将其与元素周期表中的其他元素联系起来。
今天，氦可能是当今最有名的填充生日气球的气体，但是这种气体在医疗机械(像核磁共振扫描仪)以及宇宙飞船和辐射监视器中也有重要的用途。它还被用于计算机部件、显微镜、汽车气囊以及物理实验中使用的大型强子对撞机。许多人担心这种元素的短缺，但在坦桑尼亚发现的大量矿藏意味着我们可能在一段时间内供应充足。至于让桑，他在太阳下发现氦后，几乎没有沾沾自喜。在他漫长的科学生涯中，他前往秘鲁、瑞士、日本、阿尔及利亚和其他地方寻找宇宙。年，当巴黎在普法战争被围困时，他甚至乘坐热气球逃离了巴黎。他坚信自己的工作，曾经写道:“对光的研究将向我们展示世界系统的物理组织。”
