Slik avslører jord under skoene hvor du har vært

Den 5. april 2018 gikk fire forskere rundt i Storkøbenhavn med seks par nyinnkjøpte gummistøvler i bagene sine. Da de kom til en villahage på Frederiksberg, tok en av forskerne på seg det første støvelparet og trasket rundt i hagejorden.

Deretter gjentok de prosessen i en annen villahage, samt i to parker og to skoger i Storkøbenhavn – hver gang med et nytt støvelpar. Samtidig tok de jordprøver hvert sted.

Og hva skulle så dette være godt for? Jo, to uker senere ble fire forskergrupper fra universitetene i København og Aarhus sendt på detektivarbeid for å se om de med hver sin metode kunne identifisere biologien og geologien i hver prøve i en så stor grad at de kunne matche jorden under hver støvel med jorden fra de seks stedene. Klarte de dette, kunne metoden bli et viktig verktøy for politiet.

Clue on the shoe

Litt jord under skoen eller i bildekket kan nemlig lede politiet mot et åsted og en forbryter.

– Det gikk veldig bra. Alle fikk treff, og beviset stod spesielt sterkt da vi kombinerte metodene våre, forteller adjunkt Kristian Holst Laursen ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet om testen, som ble døpt «clue on the shoe».

For nettopp det at de fire gruppene kunne undersøke jorden ut fra flere forskjellige forsknings-disipliner (se faktabokser nederst i artikkelen), gjorde at «fingeravtrykkene» til de forskjellige jordprøvene ble ekstra tydelige.

– Med et fingeravtrykk er det vanskelig å si noe konkret om eieren hvis man bare kan se et lite utsnitt. På samme måte bør vi helst ha hele jordens kjemiske «fingeravtrykk». Kombinerer vi dette med flere typer analyser, er det svært sannsynlig at vi kan matche to prøver, fortsetter Kristian Holst Laursen.

Han leder den delen av prosjektet som ser på grunnstoffer og stabile isotoper.

På vei til rettssalene

Prosjektet heter Soiltracker og begynte i 2017 med støtte fra danske Innovationsfonden. Selv om jord allerede spiller en liten rolle i både dansk og utenlandsk etterforskning, er det så vidt vites første gang at disiplinene samles i ett verktøy.

Og dette verktøyet ønsker man gjerne skulle bli så slagkraftig at det kan stå sin prøve i en rettssal, hvor man for eksempel gjerne vil vite om et lik kan ha blitt flyttet, om en bestemt hvit Ford Focus har vært på gjerningsstedet, eller om jord under skoen til en mistenkt matcher jord fra et fotspor i en bestemt skog.

Ved starten av prosjektet var noen av forskerne allerede involvert i et prosjekt med navnet Biowide, som konsentrerte seg om å kartlegge biodiversiteten i Danmark utfra jordens sammensetning. Fra denne aktiviteten hadde de 130 jordprøver fra fem danske regioner liggende nedfrosset, og dermed kunne Soiltracker-gruppen tine dem opp og øve seg på dem.

Disse prøvene utgjør nå grunnlaget for det datasettet som forskerne både kan bruke i vurderingen av om to jordprøver er samsvarende, og i et bredere perspektiv: Å finne ut noe om hvor en ukjent jordprøve kommer fra. Altså hvor for eksempel en gjerningsmann har vært hvis man bare har jord fra en bil å gå ut fra.

– Det finnes noen ting, som narko og våpen, som vi kan se at har vært gravd ned og hvor det ville være interessant å finne det stedet, men hvor vi helst vil unngå å bruke 100 mann over hele landet, forteller kriminalassistent Henrik Skov Nielsen fra Nationalt Kriminalteknisk Center. Han har vært politiets deltaker i prosjektet.

Jord fra Øst- eller Vest-Danmark

Tanken er derfor å kjøre den jorden som sitter på gjenstanden gjennom analyseapparatene, og se om man bare ut fra denne kan si noe om typen vegetasjon den kan stamme fra. Kanskje kan man til og med si om den er fra det leirholdige Øst-Danmark eller sandholdige Vest-Danmark. Det finnes allerede en rekke referanse¬punkter fra Biowide-prosjektet.

– Vi vil ikke kunne peke ut det helt nøyaktige opprinnelsesstedet av en jordprøve. Men det kan også være av stor verdi for politiets etterforskning hvis vi bare kan fortelle at jorden stammer fra en bøkeskog på Sjælland eller slett ikke stammer fra et åsted, forteller lektor Anders Johannes Hansen ved Danmarks Naturhistoriske Museum, som er leder av og initiativtaker til Soiltracker-prosjektet.

Utfordringen i Danmark er at mesteparten av jorden er dyrket eller bebygd. Derfor har naturen endret seg mye, og gjør det fremdeles. For eksempel kan en hage få tilført jord fra et hagesenter, og to grunnområder i henholdsvis Nordjylland og på Lolland-Falster kan ligne svært mye på hverandre hvis de dyrkes på den samme måten.

Jord er ikke bare jord

Verktøyet har likevel allerede blitt utprøvd i et par såkalte «skarpe saker», hvor politiet hadde litt jord som de gjerne ville ha undersøkt.

Allerede ved den spede begynnelsen av prosjektet leverte politiet jord fra en koffert med våpen som var funnet i en kjeller. Man ville gjerne vite om forskerne kunne si noe om hvor kofferten hadde vært nedgravd.

– For oss lignet det jo bare på leire, men det fikk vi altså undersøkt. Det ga dessverre ikke det helt store til etterforskningen, men forskerne kunne si litt om hvilket miljø den hadde vært gravd ned i. Så det ga oss noen indikasjoner, som under andre omstendigheter godt kunne ha vært den lille brikken som kunne ha ført oss videre, sier Henrik Skov Nielsen.

Spaden matchet med graven

En senere sak dreide seg om en spade som hadde blitt funnet i en hage. Politiet ville gjerne vite om jorden på spaden stammet fra denne hagen eller fra et gjerningssted hvor noen gjenstander hadde blitt gravd ned.

– Dette er et typisk eksempel fra den daglige jobben vår, og her fikk vi et ganske brukbart resultat. Vi kunne tydelig se at jorden på spaden ikke stammet fra den hagen hvor den var funnet. Derimot passet den langt bedre til «graven». På den måten kunne vi bruke verktøyet til både å utelukke og til å matche, forteller Henrik Skov Nielsen.

Da prosjektet ble startet i 2017, ble det klart at Soiltracker har potensial til å bli brukt i tusenvis av kriminalsaker i året i Danmark. Men på kort sikt er det både for omfattende og for dyrt å sende alle tilgjengelige jordprøver gjennom de mange forskjellige screeningene. Forskerne jobber derfor med å kunne supplere den store pakken med en raskere og billigere screeningsmetode i et oppfølgingsprosjekt.

– Vi har lært veldig mye etter hvert som vi har funnet ut av hvor mye dette krever – og det er ikke «bare å gjøre sånn». Der er for eksempel forskjellig jord på overflaten, i midten og på bunnen av en grav. Og hva er det dermed som sitter på buksene til en mistenkt? Vi har virkelig lært at jord ikke bare er jord, sier Henrik Skov Nielsen.

SoilTrackers fire teknikker som gjør jord til spor

DNA fra levende og døde organismer

Camilla Fløjgaard fra Institut for Bio-science på Aarhus Universitet og Tobias Guldberg Frøslev fra Center for GeoGenetik på Københavns Universitet har hatt 130 jordprøver fra det tidligere biodiversitetsprosjektet Biowide tilgjengelig, og analysert innholdet av DNA.

DNA i jorden kan stamme fra for eksempel sopp og planter som gror i jorden, fugleskitt, insektegg eller andre etterlatenskaper. Sammensetningen av DNA kan være med på å avgjøre om det for eksempel er snakk om jord fra en bøkeskog eller fra et dyrket landbruksareal.

Ifølge Camilla Fløjgaard er det enkelt å si om jord stammer fra en skog eller ikke, mens sletteland er vanskeligere å identifisere, fordi det er et bredt begrep som omfatter mange steder som ligner hverandre. Det er mest informasjon å hente ut fra planter og sopp, som kan være lokalt forekommende og være til stede i store mengder.

Men utfra DNA alene er det vanskelig å se forskjell på for eksempel en mark i Nordjylland og en på Lolland-Falster. Det er enklere å si om det er mark eller skog, og deretter håpe at andre opplysninger i etterforskningen kan peke i retning av det geografiske området.

Isotoper

I Soiltracker fokuserer Kristian Holst Laursen og kollegene hans spesielt på stabile isotoper av grunnstoffene karbon og nitrogen. Ved å måle forholdet mellom den lette kontra den tunge isotopen av hvert grunnstoff, kan det isoleres en unik signatur som kan avsløre informasjon om jordens geografiske opprinnelse. Dette skyldes spesielt at en lang rekke biologiske prosesser forårsaker isotopfraksjonering, det vil si endringer i forholdet mellom lette og tunge isotoper. Og nettopp disse endringene er forskjellige fra sted til sted.

Kristian Holst Laursen og forskerteamet hans bruker vanligvis metodene til å undersøke hvor og hvordan planter er dyrket. Dette kan også brukes til å avsløre matvaresvindel, for eksempel om økologisk frukt og grønt virkelig er økologisk. Det gjør han blant annet ved å måle sammensetningen av natriumisotoper, siden økologiske matvarer ofte har flere tunge natriumisotoper enn de konvensjonelle. Dette skyldes spesielt forskjeller i metoden som økologiske og konvensjonelle planter gjødsles på.

Mineraler

Bjarne W. Strobel er lektor og jordbunnskjemiker på Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet. I Soiltracker undersøker han hvordan ulike aktiviteter påvirker den øverste meteren av jordoverflaten, og hva dette dermed betyr for innholdet av mineraler. For eksempel kan innholdet av karbon si noe om vegetasjonen i det aktuelle området, og surhetsgraden kan si noe om hvorvidt det dreier seg om en bar- eller løvskog. Kjenner han mineralsammensetningen, kan han derfor si noe om et gitt område – eller i hvert fall utelukke områder.

For å gjøre dette bruker han infrarøde målinger som utfra typen mineral og typen organisk stoff gir et bestemt spektrum. Ved å måle på toppene i analysen kan han sammenligne med toppene i en annen prøve for å se om de to prøvene matcher på mineralinnhold. Men målingene kan bli forstyrret, hvis det for eksempel dreier seg om en person som har gått i en hage med tilskuddsjord som stammer fra et helt annet sted. Det er også utfordrende med de små mengdene med jord som Strobel ikke er vant til å nøye seg med i de andre prosjektene sine. Vanligvis bruker Strobel sin PerkinElmer ATR-FTIR-metode til å beskrive kvaliteten av organisk stoff og samspillet med mineraler i jordbunnen i skoger og kvaliteten av kompost.

Grunnstoffanalyser

Marie-Louise Siggaard-Andersen er akademisk medarbeider ved Sektion for Geogenetik under Københavns Universitet, og hun jobber med røntgenfluorescensmålinger (XRF) av sedimenter og jordprøver. Hun finner sammensetning og innhold av grunnstoffer ved å belyse en prøve med røntgenstråler. Prøven sender deretter ut de fotonene som er karakteristiske for grunnstoffene.

Ved å telle de karakteristiske fotonene er det mulig å se om det finnes for eksempel aluminium, kalium, jern eller kalsium i en bestemt jordprøve. Det er mulig å se hvor mye av hvert enkelt grunnstoff som prøven inneholder i forhold til en annen prøve, for eksempel om det er mer jern i én prøve enn i en annen. Metoden egner seg derfor til å sammenligne innhold av grunnstoffer i forskjellige prøver som for eksempel en jordprøve fra en sko og en jordprøve fra et åsted.

Metoden er dessuten ikke-destruktiv, noe som innebærer at prøvene kan sendes videre til analyse i et annet laboratorium i Soiltracker. Marie-Louise Siggaard-Andersen jobber også med XRF-målinger av sjø- og havkjerner. Metoden har for eksempel vært brukt til å måle sjøkjerner fra bunnen av sjøen i Botanisk Hage for å få kunnskap om blant annet forurensing med sink og bly fra kullfyring under den industrielle perioden i København.

Artikkelen ble først publisert som en Plus-sak hos danske Ingeniøren, og videreformidles på norsk for abonnenter av TU Ekstra.