Näkymätön muste

Benedict Arnoldin alkujaan näkymättömällä musteella kirjoittama koodattu kirje. Peggy Shippenin käsikirjoittama teksti on sisällytetty Arnoldin tekstin lomaan.

Näkymätön muste eli salamuste on muste, jolla kirjoitettu teksti on joko alusta lähtien näkymätöntä tai tulee sellaiseksi pian myöhemmin, mutta voidaan sopivalla keinolla saada myöhemmin jälleen näkyväksi. Näkymättömät musteet ovat yksi steganografian muoto.

Käyttö

Näkymätöntä mustetta voidaan käyttää erikois­valmisteisella mustekynällä, leimasimella tai täytekynällä, mutta myös hammastikulla tai nesteeseen kastetulla sormella. Kun muste on kuivunut, paperi tai muu pinta, jolle sillä on kirjoitettu, näyttää tyhjältä ikään kuin siihen ei olisi mitään kirjoitettukaan. Musteet, jotka saadaan näkyviin kemiallisen reaktion avulla, voivat perustua esimerkiksi pH-indikaattoreihin, joiden väri muuttuu happojen tai emästen vaikutuksista, tai samantapaisiin reaktioihin, joita sinikopioinnissa käytetään. Aine, jolla teksti saadaan näkyväksi, voidaan levittää spraypullosta, mutta se voi olla höyryn muodossa, esimerkiksi ammoniakkihöyryt, joilla fenoliftaleiinimuste saadaan näkyviin.

Käytetyn näkymättömän musteen tyypistä riippuen teksti voidaan saada näkyviin eri tavoin, tavallisimmin joko kuumentamalla paperia, jonkin sopivan kemikaalin tai siihen kohdistetun ultraviolettisäteilyn avulla.

On olemassa lähinnä leikkikaluiksi tarkoitettuja kaksikärkisiä kyniä, joiden toisessa päässä on kärki näkymättömällä musteella kirjoittamista varten, toisessa päässä tekstin näkyviin saamista varten. Näkymättömällä musteella painetaan toisinaan myös kirjoihin, varsinkin lastenkirjoihin osia kuvista tai tekstistä, jolloin kirjan mukana on "dekoodauskynä", jonka avulla kuvien ja tekstin näkymättömät osat saadaan näkyviin. Tällä tavoin voidaan esimerkiksi kirjassa esitettyjen kysymysten ja arvoitusten vastaukset tai jotkin kuvan osat piilottaa näkyvistä, kunnes lukija haluaa saada ne esiin.

Varmuusmerkkauskynät eli ultraviolettikynät (UV-kynät) sisältävät fluoresoivaa mustetta, josta lähtee valoa ultraviolettisäteilyn osuessa siihen. Niillä tehdään usein arvoesineisiin merkintöjä murtovarkauksien varalta. On olemassa erityisiä varmuusmerkkauskyniä, joilla tällaisia merkintöjä voidaan tehdä huokosettomillekin pinnoille kuten lasiin, muoviin tai metalliin. Esineen pinnalle levitetty muste saadaan näkyviin mustavalolampun tai ultravioletti­säteily­lähteen avulla. Kaupallisesti saatavilla olevat merkkauskynät ovat paljon käytetty vastatoimi rikoksia vastaan.

Jotkin kaupallisesti saatavilla olevat näkymättömät musteet loistavat ultravioletti­säteilyn vaikutuksesta varsin voimakkaastikin ja monivärisinä. Sellaisia käytetään esimerkiksi käsien leimaamiseen pääsy­maksullisissa tilaisuuksissa, jolloin maksun kerran suorittaneet mutta paikalta välillä poistuneet voidaan päästää uudestaan sisään.

Muutamat mustetyypit ovat näkymättömiä vain tietyillä pinnoilla mutta toisenlaisilla pinnoilla näkyviä.

Nykyään näkymättömiä musteita valmistetaan myös tietokoneiden mustesuihkutulostimia varten. Sellaiset musteet näkyvät yleensä ultraviolettivalossa. Niitä käytetään esimerkiksi tulostettaessa lomakkeisiin merkintöjä, jotka on tarkoitettu vain niillä tehtyjen hakemusten käsittelijöitä, ei hakemusten tekijöitä varten. Jotkin Yhdysvaltojen postin (United States Postal Service) lajittelukeskukset merkitsevät kirjekuoriin vain ultraviolettivalossa näkyvät viivakoodit eri toimipisteissä edelleen tapahtuvaa käsittelyä varten, jolloin näin tehdyt viivakoodit eivät näy kirjeiden vastaanottajille.

Joskus mutta harvoin näkymättömiä musteita käytetään myös taiteellisin tarkoituksiin. Silloin se on yleensä, joskaan ei aina, kehitetty näkyväksi. Jotkut taiteilijat saavat aikaan erikoisia vaikutelmia käyttämällä näkymättömiä tai muutoin reaktiivisia musteita ja maaleja, jotta teokset näyttäisivät ultraviolettivalon niihin osuessa erilaisilta kuin muutoin.

Lisäksi on kehitetty Scantegrity II -niminen äänestys­järjestelmä, jossa näkymättömän musteen avulla tehdään äänestäjälle mahdolliseksi saada vahvistus­ilmoitus vain hänen valitsemalleen äänestys­vaihtoehdolle.

Toivottuja ominaisuuksia

Riippuu käyttötarkoituksesta, mikä kulloinkin on paras näkymätön muste. Esimerkiksi omaisuuden merkitsemiseen soveltuu parhaiten muste, joka on helppo lukea ultraviolettivalossa, kun taas vakoilijoiden käyttöön sellainen olisi liian helposti paljastettavissa, sillä suurikin joukko kirjeitä voitaisiin ultraviolettisäteilyn avulla lukea varsin nopeasti.

Näkymättömillä musteilla ei tekstiä voida salata ulkopuolisilta, jos he ovat päättäväisiä ja hyvin varustautuneita, joskin toisaalta on työlästä paljastaa suuri joukko sillä kirjoitettuja tekstejä. Jos elektronisen sala­kirjoituksen avain joutuu ulkopuolisen haltuun, tämän on helpompi avata sillä miljoonia salattuja viestejä kuin edes pieni osa vastaavasta määrästä näkymättömällä musteella kirjoitettuja kirjeitä. Diktatuurivaltioissa on tyypillisesti suuri joukko henkilö­kuntaa, joka vakoilee muita kansalaisia, mutta useimmissa muissa maissa on voimassa kirjesalaisuus, josta on säädetty poikkeuksia vain erityisestä syistä epäilyksen­alaisiksi joutuneiden henkilöiden osalta.

Toisessa maailman­sodassa brittiläinen Special Operations Executive (SOE) listasi "ihanteelliselle" näkymättömälle musteelle seuraavat ominaisuudet:

1. Se sekoittuu veden kanssa.
2. Se ei haihdu ja on sen vuoksi täysin hajutonta.
3. Siitä ei muodostu paperille kiteitä, jotka helposti näkyisivät vilkkuvassa valossa.
4. Se on ultraviolettivalossakin näkymätöntä.
5. Se ei hajota eikä värjää paperia, minkä vuoksi esimerkiksi hopeanitraatti ei kelpaa.
6. Se ei reagoi jodin eikä muiden yleisesti käytettyjen kehitteiden kanssa.
7. Kehitteitä, joilla se saadaan näkyviin, tulee olla mahdollisimman vähän.
8. Se ei tule näkyväksi kuumennettaessa.
9. Sen tulee olla helposti saatavilla olevaa ainetta, jota yleisesti käytetään aivan muuhun tarkoitukseen, niin että sen hallussapito ei herätä epäilyksiä.
10. Se ei ole useiden kemikaalien seos, sillä tämä olisi vastoin kohtaa #7.

Käytäntö osoitti, että kohdat 6 ja 9 olivat yleensä yhteen­sopimattomat. SOE:n agentit eivät halunneet vaarantaa henkiään turvautumalla epäluotettaviin musteisiin, joista monet olivat peräisin ensimmäisen maailman­sodan ajalta. Yleensä SOE käytti näkymättömiä musteita tiedon­välityksen varakeinona, kun muut, turvallisemmat menetelmät eivät olleet käytettävissä. SOE:n tiedettiin tarjoavan kentällä toimiville agenteilleen erikois­musteita, jottei heidän tarvinnut itse selvittää, mitä saatavilla olevia kemikaaleja tarkoitukseen voitiin käyttää. Kun agenttien oli pakko itse valita jokin aine, heitä neuvottiin laimentamaan näkymätöntä mustettaan mahdollisimman paljon, jotta sen paljastumisen riski olisi mahdollisimman pieni.

Salattujen viestien lukeminen

Tarpeeksi päättäväinen henkilö voi saada minkä tahansa näkymättömän musteen näkyväksi, mutta sitä rajoittaa yleensä käytettävissä oleva aika, sillä suuren paperimäärän tutkiminen sen selvittämiseksi, onko joissakin niistä salaisia viestejä, kestää helposti monta tuntia. Näkymättömän musteen käyttö viestin salaamiseen onnistuukin parhaiten, jos ne, joilta se halutaan salata, eivät osaa edes epäillä sellaista käytetyn.

Vaikka muste sinänsä on näkymätöntä, sillä kirjoittaminen voi jättää paperiin kynän raapaisujälkiä tai epätasaisuutta tai se voi muuttaa paperin heijastusominaisuuksia tekemällä sen kiiltävämmäksi tai vähemmän kiiltäväksi. Tällaiset jäljet tarkkaavainen havaitsija voi helposti huomata ainakin kirkkaassa valossa tai suurennuslasin avulla. Jos päälle on kirjoitettu jokin näkyvä teksti, jotkin siinä esiintyvät avainsanat tai oudot koodisanat saattavat herättää epäilyksiä, että samalla paperilla on jokin näkymättömällä musteella kirjoitettu viesti. Näkymätön muste ei myöskään ole tehokas salauskeino kiiltävillä tai hyvin ohuilla paperi­laaduilla, sillä niissä oleva liisteri estää mustetta imeytymästä syvälle paperiin ja siten se on helposti nähtävissä, varsinkin vilkkuvassa valossa. On kuitenkin kaupallisesti saatavissa ei-huokoisille pinnoille tarkoitettuja musteita, jotka näkyvät vain ultraviolettivalossa.

Ultraviolettivalon tai jodihöyryssä useimmilla näkymättömillä musteilla kirjoitetut viestit saadaan helposti näkyviin tarvitsematta ensin kehittää niitä niin, että ne tulevat pysyvästi näkyviksi. Tällä tavalla viestin välittäjä tai esimerkiksi sensuuri­viranomainen voi saada viestin sisällön selville ja lähettää kirjeen sen jälkeen tarkoitetulle vastaan­ottajalle, joka ei voi havaita, että joku muu on jo lukenut viestin.

Näkymättömiä musteita

Seuraavassa näkymättömät musteet on lueteltu sen mukaan, millä tavoin niillä kirjoitetut viestit saadaan näkyviin. Jotkin niistä, erityisesti orgaaniset aineet ja useiden kemikaalien seokset voidaan kuitenkin saada näkyviin useammallakin tavalla. Esimerkiksi saippuavedellä kirjoitettu teksti voidaan saada näkyviin kuumentamalla, antamalla sen reagoida fenoliftaleiinin kanssa, kohdistamalla siihen ultravioltetti­valo tai jodihöyryn avulla.

Kuumentamalla kehitettävät musteet

Näkymättömällä musteella kirjoitettu varmistusosa ohjelmiston käyttöohjeessa

Jotkin näistä ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka hapettuvat kuumassa ja tulevat silloin tavallisesti ruskeiksi. Tarkoitukseen käy mikä tahansa hapan neste. Turvallisin tapa on käyttää jotakin seuraavista aineista näkymättömänä musteena on laimentaa se, yleensä vedellä, lähelle pienintä pitoisuutta, jolla se vielä on helposti kehitettävissä.

Tähän tarkoitukseen käyttökelpoisia aineita ovat esimerkiksi:

• kolajuomat
• hunajaliuos, sokeriliuos (sokeri dehydratoituu kuumennettaessa karamelliksi)
• sitruuna-, omena-, appelsiini- tai sipulimehu (orgaaniset hapot esteröityvät paperin kanssa kuumassa)
• maito (laktoosi dehydratoituu)
• ruumiinnestet kuten veriseerumi
• saippuavesi (karboksylaatti hapettuu osittain)
• viini tai etikka
• kobolttikloridi, joka kuumennettaessa muuttuu siniseksi, mutta ellei sitä kuumenneta liiaksi, se tulee jonkin ajan kuluttua jälleen näkymättömäksi.

Viesti saadaan näkyviin kuumentamalla paperia esimerkiksi radiaattorilla, silitysraudalla, hiustenkuivaimella, uunissa tai viemällä lähelle sadan watin hehkulamppua, joka todennäköisimmin ei vahingoita paperia.

Kemiallisella reaktiolla kehitettävät musteet

Useimmissa tapauksissa aineen väri muuttuu happojen tai emäsen vaikutuksesta.

• fenoliftaleiini, jota yleisesti käytetään pH-indikaattorina, muuttuu vaaleanpunaiseksi emästen kuten ammoniakkihöyryn tai soodan eli natriumkarbonaatin vaikutuksesta.
• etikka, joka saadaan näkyviin punakaaliveden avulla. Etikka sisältää etikkahappoa, joka vaikuttaa punakaalissa oleviin, pH-indikaattoreina toimiviin aineisiin. Etikalla kirjoitettu viesti saadaan näkyviin myös kuumentamalla, kuten edellä mainittiin.
• ammoniakkiliuos, joka saadaan myös näkyviin punakaaliveden avulla.
• kuparisulfaatti, joka saadaan näkyviin natriumjodidin, natriumkarbonaatin, ammoniumhydroksidin tai kaliumferrisyanidin avulla.
• lyijy(II)nitraatti, joka saadaan näkyviin natriumjodidin avulla.
• rauta(II)sulfaatti, joka saadaan näkyviin natriumkarbonaatin tai kaliumferrisyanaatin avulla.
• rauta(III)sulfaatti, joka saadaan näkyviin natriumsulfidin avulla.
• kobolttikloridi, joka saadaan näkyviin kaliumferrisyanidin avulla.
• tärkkelys, joka jodiliuoksen vaikutuksesta muuttuu tummansiniseksi, samalla kun paperi muuttuu vaaleansiniseksi.
• sitruunamehu, joka jodiliuoksen vaikutuksesta muuttuu valkoiseksi, samalla kun paperi muuttuu vaaleansiniseksi.
• natriumkloridi eli tavallinen ruokasuola, joka saadaan näkyviin hopeanitraatin avulla.
• ceriumoksalaatti, joka saadaan näkyviin mangaanisulfaatin tai vetyperoksidin avulla.

Ultraviolettivalossa näkyvät musteet

Jotkut musteet fluoresoivat heikosti, kun niihin kohdistuu ultraviolettisäteilyä. Tämä ominaisuus on monilla, varsinkin orgaanisilla aineilla ja ruumiin nesteillä.

Toiset musteet toimivat kuta­kuinkin päin­vastaisella tavalla. Ne absorboivat ultravioletti­säteilyä, mutta eivät fluoresoi. Kun niillä on kirjoitettu fluoresoivalle paperille ja siihen kohdistetaan ultra­violettivalo, musteen peittämät kohdat fluoresoivat vähemmän kuin paperin muut kohdat. Näin on varsinkin eräiden keltaisten musteiden laita.

Jotkin ultraviolettivalossa näkyvät musteet saadaan näkyviin myös valokopioimalla, koska kopiokoneessa skannaukseen käytetty valo sisältää melko runsaasti ultraviolettia.

Näkymättöminä musteina käytettyjä, ultraviolettivalossa näkyviin tulevia aineita ovat esimerkiksi:

• optisia kirkasteita sisältävät pyykinpesuaineet
• saippua
• ruumiin nesteet, veriplasma, sylki, siemenneste
• aurinkovoiteet
• sitruunamehu.

Paperin pintaa muuttavat musteet

Näihin kuuluvat lähes kaikki näkymättämät musteet, mutta tarkoitukseen voidaan käyttää myös puhdasta tislattua vettä. Mikä tahansa neste muuttaa paperin pinnan kuituja tai liisteröintiä.

Jodikiteiden kuumentamisesta syntyvät höyryt kehittävät tekstin näkyviin, jolloin se näkyy ruskeana, koska jodi kiinnittyy parhaiten paperin muuttuneisiin osiin. Voimakkaassa auringonvalossa tai valkaisuaineiden vaikutuksesta teksti muuttuu jälleen näkymättömäksi.

Jos paperia hieman kostutetaan sienellä tai höyryllä ja sitten kuivataan, ennen kuin viesti kirjoitetaan, viestiä ei saada tällä tavoin näkyviin, mutta paperia on kostutettu liiaksi, se rypistyy.

Häviävät musteet

Häviävät musteet ovat musteita, jotka näkyvät vain jonkin aikaa ja joita ei enää sen jälkeen saada uudestaan näkyviin. Ne perustuvat tavallisimmin tynoftaleiinin ja jonkin emäksisen aineen kuten natriumhydroksidin väliseen kemialliseen reaktioon. Tymoftaleiini on normaalisti väritöntä, mutta emäksisessä liuoksessa se muuttuu siniseksi. Kun emäs vähitellen reagoi ilmassa aina esiintyvän hiilidioksidin kanssa, liuoksen pH laskee arvon 10,5 alapuolelle ja se menettää värinsä. Nykyisin on saatavissa kyniä, joilla kirjoitettu teksti voidaan pyyhkiä toisen erikoisvalmisteisen kynän avulla. Häviäviä musteita on käytetty ruiskeisiin, vain rajoitetun ajan tarvittaviin salaisiin viesteihin, kuten pääsy­lippuihin, jotta niitä ei käytettäisi petoksellisiin tarkoituksiin.

Nykyinen merkitys

Useimmat edellä mainitut näkymättömät musteet tunnettiin viimeistään ensimmäisen maailman­sodan loppuun mennessä. Yhdysvalloissa CIA luokitteli kuitenkin vielä vuonna 1999 ensimmäisen maailman­sodan aikaisisten näkymättömien musteiden koostumuksen edelleen salassa pidettäviksi, koska niillä katsottiin yhä olevan merkitystä kansallisen turvallisuuden kannalta.. Salassapitomääräykset olivat voimassa vuoteen 2011 saakka.

Entinen MI-6-agentti Richard Tomlinson paljasti vuonna 2001 julkaisemassaan kirjassa, että MI-6-agentit käyttivät komennuksilla ollessaan säännöllisesti Pentel Rolling Writer -kyniä salaisten viestien kirjoittamiseen.

Vuonna 2001 Yhdysvalloissa paljastui rikollisryhmä, joka oli levittänyt liittovaltion vankiloihin kehotuksia nousta kapinaan käyttämällä viesti­kanavinaan sala­kielisiä puheluja ja näkymättömällä musteella kirjoitettuja viestejä.

Vuonna 2008 brittiläiseltä islamisti Rangzied Ahmedin löydettiin muistikirja, joka sisälsi Al Qaedan puhelin­numeroita kirjoitettuina näkymättömällä musteella.

Aiheesta muualla

• Näkymätön kirjoitus, Hakkapeliitta, 29.11.1938, nro 48, s. 22, Kansalliskirjaston digitaaliset aineistot