hiilidioksidi

Geenimuunneltu kolibakteeri syö hiilidioksidia

To, 11/28/2019 - 03:46 Jarmo Korteniemi
Kuva: Kolibakteerikolonia.

Tutkijat kehittivät kolibakteerin, joka osaa ottaa hiilidioksidia suoraan ilmasta ja muuntaa sitä orgaanisiksi yhdisteiksi. Tämän povataan avaavan ovia sekä uusille bioenergian muodoille että bakteerien avulla tehdyn ruuan valmistukselle.

Geenitekniikkaa ja evoluutiota hyödyntänyt tutkimus muunsi toisenvaraisen eliön omavaraiseksi. Tutkijat saivat kolibakteerin keräämään tarvitsemansa hiilen hiilidioksidista.

Saavutus voi avata ovet uudenlaisen bioenergian käytöllle ja jopa bakteeriruuan massatuotannolle. Bakteerien avulla voitaisiin tulevaisuudessa tuottaa orgaanisia molekyylejä, joita voidaan käyttää joko biopolttoaineina tai ruuan tuotannossa. Tällä tavoin tuotettujen hyödykkeiden hiilijalanjälki pienenisi huomattavasti perinteisiin verrattuna, sillä prosessi poistaa hiilidioksidia ilmasta.

Kolibakteeri (Escherichia coli eli E. coli) on geeniteknologian tärkein mallieliö. Se tunnetaan hyvin, sitä on helppo kasvattaa, ja sitä voidaan muokata varsin helposti. Geenimuokkausten tulokset näkyvät nopeakasvuisessa bakteerissa pian, ja tuloksia voidaan ohjailla ja säätää tarkkaan. Jo nyt geenimanipuloiduilla kolibakteereilla tuotetaan esimerkiksi elintärkeää insuliinia sekä kasvuhormoneja.

Kolibakteeri tarvitsee kuitenkin kasvaakseen muiden eliöiden valmistamaa eloperäistä ainesta. Ne ovat siis ihmisen lailla toisenvaraisia eliöitä. Lisäksi kolibakteeri tuottaa jätteenään hiilidioksidia.

Omavaraiset yhteyttävät eliöt ovat erilaisia. Näitä ovat esimerkiksi kasvit ja sinibakteerit (tai sinilevät, kuten jälkimmäisiä virheellisesti kutsutaan), jotka sitovat ilman hiilidioksidia monenlaisiin yhdisteisiin – esimerkiksi DNA:han, proteiineihin, sokereihin ja rasvoihin. Omavaraisia eliöitä voisi periaatteessa käyttää oivina biologisina tehtaina, mutta ikävä kyllä ne ovat geeneiltään usein haastavia muokattavia.

Geeniteknologiassa onkin jo pitkään kaivattu helposti muokattavaa omavaraista eliöä. Paras olisi sellainen, joka voitaisiin muuntaa hallitusti toisenvaraisesta omavaraiseksi. Moisen siirtymän povataan mahdollistavan uudenlaisten uusiutuvien energianlähteiden ja kestävämmän ruuantuotannonkin kehityksen.

Tämä himoittu askel on nyt viimein otettu. Ratkaisu oli kolibakteeri, johon tarvitsi tehdä muutoksia ainoastaan yhteentoista geeniin. Tutkimusartikkeli julkaistiin 27.11.2019 Cell-julkaisusarjassa.

Aluksi kolibakteereille siirrettiin geenejä, jonka avulla ne voivat hyödyntää ilman hiilidioksidia. Tämä prosessi kuitenkin vaatii energiaa, eikä bakteereilla ole keinoja yhteyttämiseen. Tarvittiin jokin muu energianlähde. Bakteereille annettiin siksi lisää uusia geenejä – sellaisia, jotka mahdollistavat energian imemisen formiaatti-nimisestä molekyylistä (HCOO-).

Geenimuutokset antoivat kolibakteereille mahdollisuuden vaihtaa "ruokailutottumuksiaan", mutta se ei vielä aivan riittänyt.

Kuva: Uuden kolibakteerin aineenvaihdunta (Gleizer ja kumpp., 2019)

Muokattuja kantoja kasvatettiin vielä pitkään niukassa sokeriliuoksessa ja erittäin suuressa 10 % hiilidioksidipitoisuudessa. Tutkijat pyrkivät saamaan aikaan valintapaineen, joka pakottaa bakteerit suosimaan uutta ominaisuutta mutaatioiden kautta.

Tavoite saavutettiin 200 vuorokauden jälkeen. Oli syntynyt ensimmäinen kolibakteerikanta, joka kykenee elämään pelkällä hiilidioksidilla, täysin ilman ulkopuolista sokeria. 300 päivän kohdalla ne kasvoivat jo nopeammin kuin samoissa oloissa pelkkää sokeria popsineet kannat.

Ensimmäinen hiilidioksidia "syövä" kolibakteerikanta kehitettiin itse asiassa jo vuonna 2016, samojen tutkijoiden toimesta. Nuo bakteerit tosin hankkivat  tarvitsemastaan hiilestä vain murto-osan hiilidioksidista. Uudessa tutkimuksessa bakteerikanta käyttää pelkkää CO2:a.

Kyse on kuitenkin vasta ensimmäisestä askeleesta uudella reitillä.

Muokatutkin kolibakteerit siirtyvät helposti käyttämään valmista sokeria, jos sitä vain löytyy kasvualustasta. Hiilidioksidi taitaa siis olla niille yhä ns. pakkopullaa.

Lisäksi kolibakteerit saavat käytettyä hiilidioksidia vain jos sitä on tarjolla erittäin paljon. Ne eivät pärjäisi nykyilmakehän normaalissa CO2-pitoisuudessa (0,04 %) ilman sokeriliemistä kasvualustaa.

Mikä ikävintä, muokattujen kolibakteerien kasvatus on jopa optimiolosuhteissa hidasta. Kun muokkaamattomat kolibakteerit jakautuvat noin 20 minuutin välein, muokatut tekevät sen yli 50 kertaa hitaammin – kerran 18 tunnissa.

Kyse ei siis ole mistään ihmekeinosta, jolla käännetään ilmakehän hiilidioksidipitoisuus laskuun tai korjataan maailman ruokapula. Tämä tutkimus vasta todistaa keinon olevan mahdollinen tai ainakin lisätutkimusten arvoinen.

Jatkoprojektissa on tarkoitus saada muokatut kolibakteerit lisääntymään nopeammin ja toisaalta kukoistamaan paljon matalammassa CO2-pitoisuudessa, joka vastaisi paremmin ilmakehän olosuhteita.

Nyt julkaistu tutkimus kuvastaa, kuinka luontaisia prosesseja voi hyvillä mielin tehostaa ja säädellä tekniikan ja evoluution yhteispelillä.

Lähteet: Gleizer ja kumpp.: "Conversion of Escherichia coli to Generate All Biomass Carbon from CO2" (Cell, 2019); Callaway: "E. coli bacteria engineered to eat carbon dioxide" (Nature News, 2019)

Otsikkokuvan kolibakteerit eivät liity tutkimukseen. Jälkimmäisessä kuvassa esitellään muokatun kolibakteerin perusmetabolismi (Gleizer ja kumpp., 2019)

Mikä kelluu Kitisen joella?

La, 06/16/2018 - 10:31 Toimitus

Joet ovat järvien lailla hiilidioksidin ja metaanin lähteitä, mutta mitkä tekijät vaikuttavat kasvihuonekaasujen vaihtoon veden ja ilmakehän välillä? Sitä tutkitaan nyt suurella mittauskampanjalla Sodankylässä.

Jos näet Lapissa, Sodankylässä Kitisen joeklla jotain kummallista kellumassa ja ulkopuolisen näköisiä hiippareita sen ympärillä, ei kannata säikähtää. Ne ovat vain tutkijoita, jotka ovat tulleet tekemään mittauksia.

Helsingin yliopiston Ilmakehätieteiden keskus INAR on nimittäin aloittanut Ilmatieteen laitoksen kanssa syyskuun loppuun kestävän laajan jokimittauskampanjan Kitisen joella.

Kampanjan taustalla on tieto siitä, että järvien tavoin joet ovat yleensä kasvihuonekaasujen, etenkin hiilidioksidin ja metaanin, lähteitä. Mekanismeja jokien kaasunvaihdon takana ei kuitenkaan vielä täysin ymmärretä, minkä vuoksi tarkkaa tietoa tämän kasvihuonekaasulähteen globaalista merkityksestä ei ole.

"Kitinen oli luonnollinen valinta mittauspaikaksi, koska pohjoisten ekosysteemien tutkimuksen merkitys on kasvamassa", sanoo kampanjaa johtava akatemiaprofessori Timo Vesala Helsingin yliopistosta.

"Joki on kooltaan riittävän suuri, niin että paikalle saattoi rakentaa mittauslautan. Ja vieressä olevat Sodankylän geofysiikan observatorio ja Ilmatieteen laitoksen yksikkö tarjoavat hyvät puitteet niin mittauksille kuin tutkijoillekin", jatkaa väitöskirjaansa tähän tutkimukseen liittyen valmisteleva Kukka-Maaria Erkkilä niin ikään Helsingin yliopistosta.

Ki­tinen on hyvä mallijoki

Kampanjassa tarkkaillaan kasvihuonekaasujen pitoisuuksia ilmassa ja vedessä, veden virtausta ja turbulenssia sekä veden lämpötilaa eri syvyyksillä.

Kampanjan avulla pyritään ymmärtämään biologisia, fysikaalisia ja meteorologisia tekijöitä, jotka vaikuttavat kaasujen vaihtoon veden ja ilmakehän välillä. Tätä tietoa voidaan hyödyntää globaaleissa hiilenkierto- ja ilmastomalleissa. Kitisen mittaukset tukevat myös eurooppalaisen kasvihuonekaasujen seurantajärjestelmän ICOS:n työn kehittämistä, sillä vesistöt ovat siinä aliedustettuina.

Mittauskampanja on globaalisti harvinainen ja vaatii kotimaisten partnerien lisäksi laajaa kansainvälistä yhteistyötä; mukana on tutkijoita myös Itä-Suomen yliopistosta, Saksasta German Research Centre for Geosciences -tutkimuslaitoksesta Potsdamista ja Koblenz-Landaun yliopistosta, Ruotsista Lundin, Linköpingin ja Uppsalan yliopistoista, Yhdysvalloista Kalifornian yliopistosta Santa Barbarasta, Venäjältä Moskovan yliopistosta sekä Iso-Britanniasta Southamptonin yliopistosta.

Tulokset kampanjasta tulevat kansainväliseen ja kotimaiseen käyttöön loppuvuodesta 2018.

*

Juttu perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva: Kukka-Maaria Erkkilä.

Kiinalainen hiilidioksidinuuskija lähdössä avaruuteen

Ke, 12/21/2016 - 17:53 Toimitus

Sen jälkeen kun Japani laukaisi eilen matkaan geoavaruustutkijan, on tänään laukaisuvuorossa kiinalainen hiilidioksidia mittaava satelliitti. Suomalaiset osallistuvat myös tämän tutkimussatelliitin mittaustuloksien luotettavuuden varmistamiseen Sodankylässä tehtävin havainnoin ja hyödyntävät satelliitin mittaustietoja ilmastonmuutostutkimuksessa.

Kiina on maailman suurin ilmastopäästöjen aiheuttaja, mutta pyrkii myös monin eri keinoin vähentämään päästöjään. Lisäksi kiinalaiset haluavat osallistua yhä tiiviimmin ilmastonmuutokseen ja päästöjen seurantaan. 

Maa on myös ratifioinut Pariisin ilmastosopimuksen ja sitoutunut sopimuksen tavoitteeseen, jossa pyritään rajoittamaan ilmaston lämpeneminen kahteen asteeseen verrattuna teollistumista edeltävään aikaan.  

Tänään laukaistavaksi suunnitellun TanSat-satelliitin avulla Kiina haluaa selvittää, missä ja miten paljon hiilidioksidia pääsee ilmaan ihmisen toimesta.

Ilmatieteen laitos osallistuu TanSatin keräämien tietojen varmentamiseen vertailemalla Sodankylässä tehtäviä mittauksia satelliitin avaruudesta tekemiin mittauksiin.

Tätä ns. validointia tehdään Sodankylän FTS-mittalaitteen avulla. Se mittaa hiilidioksidin ja metaanin kokonaispitoisuutta koko ilmakehän läpi alhaalta ylös mittaamalla Auringon säteilyn absortiospektrejä lähi-infrapuna-alueella. Osa Auringon säteilystä siis imeytyy ilmakehän molekyyleihin, ja tutkimalla tätä säteilyä infrapunaisen aallonpituusalueella voidaan selvittää kuinka paljon ilmakehässä eri korkeuksilla on hiilidioksidia ja metaania.

Sodankylän tarkka mittalaite kuuluu kansainväliseen TCCON-verkostoon, jonka tarkoituksena on tuottaa korkealaatuista tietoa ilmakehän hiilidioksidin kokonaismäärästä eri puolta maailmaa.

"Tietoa koko maapallon kattavista havainnoista kokonaisjakaumasta tarvitaan, jotta ymmärrämme paremmin, miten hiilidioksidin lähteet ja nielut kehittyvät eri puolilla maapalloa ja mitkä tekijät vaikuttavat ilmakehän hiilidioksidin kokonaismäärään", toteaa Ilmatieteen laitoksen ryhmäpäällikkö Johanna Tamminen Ilmatieteen laitoksen tänään julkaisemassa tiedotteessa.

Ihmisen aiheuttama hiilidioksidin ja metaanin kasvu ilmakehässä on tärkein syy ilmastonmuutokseen. Tästä huolimatta niiden lähteisiin ja nieluihin liittyy vielä paljon epävarmuuksia.

"Onkin tärkeää saada lisää globaaleja mittauksia, jotta voimme paremmin ymmärtää ilmastonmuutokseen liittyviä tekijöitä ja niiden kehitystä tulevaisuudessa", sanoo Tamminen.

TanSatin kaltaiset satelliitit, jotka pystyvät mittamaan kasvihuonekaasuja myös ilmakehän alimmista kerroksista, ovat vielä verrattain uusia. Aiempia merkittäviä satelliitteja ovat japanilaisten rakentama GOSAT ja Nasan vuonna 2014 laukaisema OCO-2.

TanSat laukaistaan radalle, joka on lähellä OCO-2:n rataa, jolloin näiden kahden satelliitin havainnot ovat suoraan vertailukelpoisia.

Ilmatieteen laitoksella on ollut jo yhteistyötä Kiinan kanssa jo vuodesta 2004 lähtien. Yhteistyöhön on kuulunut erilaisia projekteja satelliittihavaintojen hyödyntämiseksi ilmakehän koostumuksen tutkimuksessa. Yhteistyö on tapahtunut Euroopan avaruusjärjestön ja Kiinan Tiede- ja teknologiaministeriön Dragon-yhteisprojektin puitteissa. Aiemmissa hankkeissa on tutkittu mm. otsonikerrosta ja ilmanlaatua.

Ariane 5 VA234

Laukaisuita liukuhihnalta

Loppuvuosi on varsin kiireistä aikaa kantorakettilaukaisuiden suhteen, sillä tänään kiinalaissatelliittia kuljettavan Pitkä Marssi 2D -kantoraketin lisäksi on tarkoitus laukaista vuoden viimeinen Ariane 5 avaruuteen Ranskan Guyanasta, Kouroun avaruuskeskuksesta. Tämän VA234-lennon kyydissä on kaksi tietoliikennesatelliittia. Yllä olevassa kuvassa rakettia ollaan kuljettamassa eilen laukaisualustalle. Kyseessä on jo seitsemäs Ariane 5:n lento tänä vuonna.

Kiina aikoo laukaista lisäksi loppuvuoden aikana lisäksi kaksi muuta rakettia, ja myös venäläiset ovat laukaisemassa yhden.

Jutun TanSat-osuus perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen.

Kemiallinen joulukalenteri 10/24: Hiilihapollista sihijuomaa

La, 12/10/2016 - 06:15 Jarmo Korteniemi
Kuva: Edward Simpson / Flickr

Päivän kuvaJouluna itse kukin juo jotain kuplivaa juomaa, oli se sitten sitruunasoodaa tai muuta limonaadia, vissyvettä, olutta tai vaikkapa samppanjaa. Kaikista löytyy hiilihappoa, tämän päivän poksahtelevaa ainetta.




Juttu jatkuu mainoksen jälkeen


Hiilihappo on yhdiste, jota syntyy hiilidioksidin liuetessa veteen. Osa hiilihaposta jatkaa kemiallista kulkuaan, ja muuttuu vetyionin vaihdon kautta bikarbonaatiksi ja vetyioneiksi, ja edelleen osittain karbonaatiksi.

Vain 0,1–0,2 prosenttia liuenneesta hiilidioksidista yhdistyy veden kanssa hiilihapoksi, loppu pysyy veteen liuenneena hiilidioksidina. Kaikkien osasten välillä vallitsee tasapaino, joka riippuu hiilidioksidikaasun osapaineesta liuoksen yläpuolella.

Pullossa oleva juoma alkaa poreilla vasta avaamisen yhteydessä: Kun paine alenee äkillisesti, alkaa hiilidioksidi kaasuuntua. Sitä kerääntyy pullon sisäpinnan epätasaisuuksiin aina vain enemmän, kunnes kuplan koko saavuttaa "kriittisen massan". Kupla irtoaa ja nousee, mutta toimii itse edelleen nukleaatiopisteenä keräten yhä lisää kaasua itseensä. Siksi kuplat kasvavat matkalla pintaan ja kiihdyttävät vauhtiaan. Kun hiilidioksidin osapaine pienenee, myös hiilihapon määrä vähenee.

Oluen käymisessä nesteeseen muodostuu luontaisesti hiilidioksidia ja -happoa. Nykyaikaisessa prosessoinnissa aineet kuitenkin ehtivät usein poistua ennen tuotteen lopullista pullotusta. Tämän vuoksi oluisiin lisätäänkin jälkikäteen hiilidioksidia miellyttävän poreilun aikaansaamiseksi. Lisää oluen kuplimisesta ja vaahtoamisesta esimerkiksi Tiede-lehden artikkelissa.

Toisin kuin voisi luulla, hiilihappo ei ole epäterveellistä tai hampaille haitallista. Vaaraksi ovat juomista löytyvät monet muut hapot sekä ylenmääräiset sokeriannokset. (Yllättävää kyllä, olut ei ole haitallista happamuutensa takia, toisin kuin siiderit tai viini.)

Hiilihappo on myös osa ympäristöämme sekä myös omaa itseämmekin. Kehomme poistaa hiilidioksidia muuttamalla sen kuljetuksen ajaksi hiilihapoksi ja edelleen bikarbonaatiksi.

Ilmakehän voimakkaasti kasvaneesta CO2-määrästä osa on liuennut meriveteen. Ihmisen tuottamasta hiilidioksista sinne on päätynyt hieman alle puolet. Samalla siitä on syntynyt suuria määriä hiilihappoa ja edelleen (bi)karbonaatti-ioneja, mikä on johtanut meriveden happamoitumiseen. Keskimääräinen pH onkin jo muuttunut 8,25:stä 8,14:een viimeisen 250 vuoden aikana. Koska pH-asteikko on logaritminen, muutos tarkoittaa H+ -ionien määrän kasvua noin kolmanneksella lähtötilanteesta.

Otsikkokuva: Edward Simpson / Flickr

Hiilidioksidia niin että huimaa – 400 ppm:n raja rikki kenties lopullisesti

To, 09/29/2016 - 11:30 Jari Mäkinen

Normaalisti näihin aikoihin maapallon ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on pienimmillään, mutta tässä syyskuussa määrä ei laskenut alle 400 ppm:n maagisen rajan. Olemme nyt kenties pysyvästi tuon rajapyykin ikävämmällä puolella.

Suurin osa maapallon mantereista on pohjoisella pallonpuolella, joten pohjoisen kesän loppu on maapallon kannalta raikasta aikaa: kasvit ovat tuottaneet silloin paljon happea ja kuluttaneet ilmassa olevaa hiilidioksidia. Kun syys saa ja kasvien lehden putoavat, alkaa hiilidioksidin määrä ilmakehässä jälleen kasvaa.

Tämä sykli on havaittavissa selvästi myös hiilidioksidimittauksissa. Eräs tunnetuimmista mittauspaikoista on Havaijilla oleva Mauna Loan havaintoasema, ja sen mittaukset ovat tänä vuonna olleet poikkeuksellisia. Hiilidioksidin määrä ei ole pudonnut tässä syyskuussa kertaakaan alle 400 miljoonasosan, eli ppm:n. 

Mittauksista vastaavan Scrippsin merentutkimusinstituutin tutkija Ralph Keeling kirjoittaa blogissaan, että matalin mitattu arvo nyt syyskuussa on ollut 401 ppm ja että todennäköisesti maailma elää tästä eteenpäin koko ajan yli 400 ppm:n hiilidioksiditason kanssa – ainakin hyvin pitkä aikaa.

Symbolinen 400 ppm:n raja meni ensimmäisen kerran rikki keväällä 2013, ja sen jälkeen hiilidioksidin määrä ilmakehässä on jatkanut kasvuaan siten, että nyt siis ollaan nähtävästi kokonaan tuon rajan yläpuolella.

Vaikka raja onkin symbolinen, eivät hiilidioksidin määrän vaikutukset ole sellaisia. Jos 450 ppm:n raja menee vielä rikki, niin maapallon keskilämpötilan nousu ei pysy laskelmien mukaan kahdessa asteessa. Ellei mitään mullistavaa tapahdu, niin 450 ppm:n raja saavutetaan vuonna 2040.

Luvut eivät ole nousussa suinkaan vain Havaijilla, vaan myös mm. Etelänavalla tehdyissä mittauksissa rikottiin 400 ppm:n raja viime kesänä. Etelämantereella ei ole juurikaan hiilidioksidin lähteitä, joten se mittaa varsin hyvin yleisesti ilmakehän pitoisuutta. Etelämantereelta on saatu tehtyä myös tarkkoja mittauksia historiasta, ja edellisen kerran siellä oli hiilidioksidia ilmakehässä näin paljon neljä miljoonaa vuotta sitten.

Tilanne huononee tästä eteenpäin joka tapauksessa, sillä vaikka fossiilisten polttoaineiden käyttö loppuisi tänään, hiilidioksidin määrä karvaisi joka tapauksessa jonkin aikaa.

Varsovan ilmastokokouksen sato harakoille

Su, 12/01/2013 - 13:41 Jarmo Korteniemi
Yhdysvaltain paviljondin seminaarissa COP19-kokouksessa. Kuva: J.L.Urrea (CCAFS)

Kansainvälinen YK:n ilmastokokous loppui viikko sitten (lauantaina, 22.11.2013). Varsovassa laihoin tuloksin. Kokous oli jo 19. sarjassa, jonka aloitti Rio de Janeiron kokous vuonna 1992. Jokaisen kokouksen tavoite on ollut selvittää ja vähentää ihmisen vaikutusta planeetan ilmastoon.

Ilmaston lämpenemisen vastaisista toimista väännettiinkin jälleen kättä viimeiseen asti ja kokouksessa päästiin lopulta kolmeen eritasoiseen sopimukseen. Konkreettisuus tosin jäi sanahelinän seassa varsin vähiin.

Mikä oli kokouksen todellinen tulos?

Varsovan ilmastokokouksen olennaisin päätös oli rahoituksen suuntaaminen ongelmien aiheuttajilta niistä eniten kärsiville.

Niin sanotun "Varsovan mekanismin" tarkoitus on helpottaa lämpenemisen vaikutusten kanssa kamppailevien elämää ja auttaa heitä ongelmiin varautumisessa. Käytännössä siitä saavat osansa lähinnä merenpinnan nousun uhkaamat maat sekä ilmaston ääri-ilmiöiden kuten taifuunien ja kuivuuden armoille jäävät. Maksajina ovat pääasiassa teollisuusmaat.

Mekanismia aletaan kuitenkin käytännössä viilata kuntoon vasta ensi vuonna. Jää nähtäväksi, kuinka paljon systeemi tulee käytännössä eroamaan siitä avustuksesta, mitä maailmalta normaalistikin ojennetaan katastrofien uhreille.

Muutamat tahot ilmoittivat lisäksi suorasta, konkreettisesta tuesta kehittyville maille. Tuen antajiin kuuluvat Suomen lisäksi Ruotsi, Norja, Iso-Britannia, Saksa, Japani, Etelä-Korea sekä EU ja USA. Pitkän aikavälin pysyväisrahoitusta ei kuitenkaan saatu varmistettua.

Toinen ja ehkä kokouksen konkreettisin sopimus koski metsäkadon rajoittamista. "REDD+"-ohjelmalla kannustetaan metsien suojelemiseen niiden tuhoamisen sijasta. Tavoite on saada sekä yksityinen sektori, kehittyvät maat, että alkuperäiskansat toimimaan yhdessä.

Metsät ovat hiilinieluja, jotka sitovat hiilidioksidia. Ne ovat siis omalta osaltaan tärkeitä ilmaston lämpenemisen säätelijöitä. Iso-Britannia, USA ja Norja ilmoittivat pistävänsä muutaman sata miljoonaa suoraan tähän projektiin.

Periaatepäätöksiä aikomisen suunnittelun valmistelusta

Kolmatta sopimusta voi ehkä pitää hieman abstraktimpana. Kokouksen päätöstiedotteessa nimittäin kerrottiin valtioiden päättäneen aloittaa (tai jatkaa) valmistautumista kahden vuoden päästä solmittavan sopimuksen tavoitteiden suunnittelemiseen ja toteuttamiseen. Omaan tahtiin, tietysti.

Mitä tuo tarkoittaa käytännössä? Lähinnä lupauksia ja suunnitelmia, enintään aikomuksia. Monessa maassa ehditään käymään useammatkin vaalit ennen minkään toimien konkretisoitumista. Hiljaa hyvä tulee.

Seuraavat kokoukset tulevat olemaan tärkeämpiä. Vuoden päästä Limassa jo toivottavasti valmistellaan oikeita toimia pitävän ja kattavan ilmastosopimuksen puolesta. Pariisissa pyritään vuonna 2015 viimein tekemään se todellinen, sekä kansallisesti että kansainvälisestikin sitova ilmastosopimus. Voimaan se tulee kylläkin vasta vuonna 2020 - ja tietystikin vain siltä osin kun (ja jos) se ratifioidaan.

Käytännön toimet toiseen suuntaan

Useat maat ilmoittivat kokouksessa pienentävänsä päästövähennystavoitteitaan tai jäädyttävänsä ne nykyiselle tasolle. Monet halusivat päättää asioista valtiokohtaisesti, eikä kansallisiin pitäviin vähennystavoitteisiin näin ollut juuri innostusta. Isäntämaa Puola jopa ilmoitti ykskantaan pysyvänsä fossiilisisten polttoaineiden suosijana vielä vuosikymmeniä.

Monet ympäristö- ja kansalaisjärjestöt marssivatkin kokouksesta ulos protestina lähes totaaliselle saamattomuudelle.

Monet kansalaisjärjestöt marssivat ja järjestivät mielenotoistuksia kokouksen aikana. Kuva: Oxfam

Kokouksista huolimatta kuumenee

Kansainvälinen ilmastopaneeli IPCC julkisti uusimman raporttinsa sopivasti ennen Varsovan kokousta. Se varmisti - jälleen kerran - että maailmanlaajuinen lämpötila on noussut merkittävästi teollistumisen aikana. Fossiilisten polttoaineiden merkitys tärkeimpänä lämmittäjänä varmistui entisestään.

Lämpeneminen ei oikeastaan edes ole mikään ongelma. Ilmasto on muuttunut alituiseen planeetan historiassa. Ja kauan sitten on aivan varmasti ollut paljon lämpimämpää kuin nykyään. Ongelma on nopeudessa.

Stanfordin yliopiston tänä vuonna julkistettu tutkimus osoitti, että lämpeneminen tapahtuu nyt yli 10 kertaa nopeammin kuin koskaan sitten dinosaurusten aikojen. Asian merkitystä kannattaa miettiä. Koko oma kehityksemme jostain näädän kokoisesta otuksesta ihmiseksi asti on siis tapahtunut nykyistä vaisumpien muutosten alaisena. Samassa ajassa ovat kehittyneet hevoset, valaat ja virtahevotkin.

Monet eliöt eivät ehdi sopeutua muutokseen, etenkään kun lisätekijänä on vielä saastuminen, rehevöityminen ja elinoloja rajaava rakentaminen.

Merenpinnan nousu vaikuttaa suoraan ainakin parin miljardin ihmisen elämään, puhumattakaan ekosysteemeistä. Ilmaston lämpeneminen vaikuttaa kuitenkin maailmanlaajuisesti. Ilmaston kiertokin muuttuu, ääri-ilmiöt lisääntyvät ja tähän asti kaavamaisesti toistuneet säätilat voivat vaihtua tyystin toisiksi. Suomessa elellään nyt mukavasti Golf-virran ansiosta, mutta jäätiköiden sulaessa se voi heiketä tai jopa lakata pumppaamasta lämpöä kylmään Pohjolaan, jolloin joudumme ojasta allikkoon.

Tietysti voi kysyä mitä se sitten haittaa, jos muutama laji kuoleekin sukupuuttoon? Tai jos pari saarta peittyy vedellä? Tai jos Suomesta tulee uusi Siperia?

Biosfääri selviää kyllä, vaikka suuri osa eliöistä kuolisikin. Maa-planeetta pysyy myös radallaan. Mutta me emme selviä, tai ainakaan elämä ei tule olemaan helppoa, sillä olemme liian riippuvaisia ympäristöstämme.

Kaasusta kiveksi – mitä Marsissa tapahtui?

Pe, 10/25/2013 - 13:06 Markus Hotakainen

Naapuriplaneettamme Mars on kuiva, kylmä ja kenties kuollut maailma, mutta kuten täällä meilläkin ”ennen oli kaikki paremmin”. Nuoruudessaan punainen planeetta oli vetinen, leuto ja mahdollisesti elävä maailma. Siinä välissä tapahtui jotain, mikä muutti Marsin.

Keskeisenä tekijänä on jo pitkään pidetty tiheän, suurimmaksi osaksi hiilidioksidista koostuneen kaasukehän katoamista. Marsilla on yhä kaasukehä ja se on yhä melkein pelkästään hiilidioksidia, mutta se on hyvin harva: paine planeetan pinnalla on suunnilleen sama kuin Maan ilmakehässä 40 kilometrin korkeudessa.

Kaasukehässä muinoin ollut vesihöyry on hajonnut vedyksi ja hapeksi, jotka ovat karanneet avaruuteen. Kauan sitten Marsin sula tai ainakin osittain sula ydin jähmettyi, magneettikenttä katosi ja aurinkotuuli pääsi puhaltamaan suoraan kaasukehään. Näin tiedetään tapahtuneen, koska samaa tapahtuu edelleen.

Vuosimiljardien takaisessa tiheässä kaasukehässä olleen hiilidioksidin on arveltu sitoutuneen Marsin muinaisiin järviin ja mahdolliseen valtamereen, ja muodostaneen karbonaattimineraaleja. Ongelmana on se, että Marsista ei ole löydetty karbonaatteja niin runsaasti kuin niitä pitäisi olla – jos sitoutumisteoria pitäisi kutinsa. Siksi myös hiilidioksidin on arveltu kadonneen avaruuteen.

Tällä viikolla Nature Communications -verkkolehdessä julkaistussa tutkimuksessa Tim Tomkinsonin johtama ryhmä raportoi ensimmäisen kerran suorista todisteista, että Marsissa on todella tapahtunut hiilidioksidin sitoutumista mineraaleihin. Tutkimuksessa olivat mukana Scottish Universities Environmental Research Centre -ympäristöntutkimuskeskus ja Glasgow’n yliopisto sekä Lontoon Luonnonhistoriallinen museo, jonka kokoelmissa on kappale Marsia.

Tutkijoiden tarkastelun kohteena on ollut Lafayette-niminen meteoriitti, joka on peräisin punaiselta planeetalta. Kivenmurikka on löytynyt Tippecanoesta Yhdysvalloista, mutta sen tarkkaa löytöpaikkaa tai -aikaa ei tunneta. Kivi oli Purduen yliopiston kokoelmissa, kun O. Farrington tunnisti sen meteoriitiksi vuonna 1931.

Lafayetten meteoriitti painaa 800 grammaa ja se luokitellaan nakliitiksi, sillä koostumukseltaan se muistuttaa Nakhlan lähelle Egyptiin vuonna 1911 pudonneen kivisateen kappaleita. Tutkittu meteoriitti on jähmettynyt kivisulasta noin 1,3 miljardia vuotta sitten ja se päätyi Marsin pintaan osuneen törmäyksen viskaamana avaruuteen 11 miljoonaa vuotta sitten.

Tutkijat totesivat, että meteoriitissa esiintyvä sideriitti-niminen hiilipitoinen mineraali on peräisin ”hiilihapotuksesta”: kun vesi ja siihen sitoutunut hiilidioksidi ovat reagoineet oliviini-mineraalin kanssa, osa oliviinista on korvautunut sideriittikiteillä.

Lafayette-meteoriitista tehty ohuthie näyttäytyy vääräväri- ja röntgenkuvan yhdistelmässä kirjavana mosaiikkina: vihreä on piitä, punainen rautaa ja sininen kalsiumia. Turkoosina erottuvan oliviinin on korvannut paikoin oranssina näkyvä sideriitti. Vihreät juovat ovat savimineraalijuonia. Kuvan leveys on 124 mikrometriä.

Koska meteoriitin kiviaines on ollut sulassa muodossa noin 1,3 miljardia vuotta sitten, korvautumisen on täytynyt tapahtua sen jälkeen. Havainto ei siis suoraan kerro siitä, mitä tapahtui neljä miljardia vuotta sitten, kun Marsin kaasukehä ”katosi”, mutta se osoittaa, että hiilidioksidia todella on sitoutunut Marsin kiviin. Ja kun muinaisessa Marsissa sekä vettä että hiilidioksidia oli paljon enemmän kuin nykyisin – tai 1,3 miljardia vuotta sitten – korvautuminen oli todennäköisesti paljon laajamittaisempaa.

Tulokset ovat merkittäviä paitsi Marsin menneisyyden myös mahdollisesti Maan tulevaisuuden kannalta. Kasvihuoneilmiötä voimistavan ilmakehän hiilidioksidin sitomista mineraaleihin on kaavailtu yhdeksi keinoksi hidastaa ilmaston lämpenemistä. Marsin kaasukehän kohtalo osoittaa, että hiilidioksidin sitoutuminen on mahdollista globaaleissa mitoissa, mutta on eri asia, onnistuuko se ihmiskunnalta.

Päivän kuva 9.9.2013: Kupillinen kylmää

Ma, 09/09/2013 - 10:03 Jari Mäkinen

Kuvassa on kuivajäätä, eli jäätynyttä hiilidioksidia, laitettuna veden kanssa aamiaiskahvimukiin: kuivajäällä saa aikaan kätevästi näyttävän näköistä "savua", sillä jäästä ilmaan nouseva höyrystynyt, kylmä hiilidioksidi tiivistää ilmassa olevan vesihöyryn – eli se synnyttää paikallisesti pilviä. Kun tämä höyry valaistaan vielä oikein, niin elo- ja valokuviin saa helposti aikaan upeita usvia.

Koska hiilidioksidijään lämpötila on −78,5 °C, pitää sitä käsitellä varoen. Se saa helposti aikaan palovamman kaltaisen paleltuman, jos sitä koskettaa paljaalla iholla ja kosketus kestää hiemankin pitempään. Päinvastoin kuin polttamista, kylmää ei tunne niin hyvin, joten ihovaurio saattaa syntyä nopeastikin ja huomaamatta. Viime aikoina kuivajäätä on käytetty myös drinkeissä, koska se jäähdyttää juomaa tehokkaasti ja saa aikaa komeita savuefektejä. Hyvin tehtynä tästä ei ole vaaraa, mutta juotuna hiilidioksidijää voi olla jopa tappavaa, koska se saa aikaan jäätymävammoja ruokatiehyeeseen.

Kuivajäätä pitää myös säilyttää hyvin ilmastoidussa tilassa, koska siitä höyrystyvä hiilidioksidi korvaa ilmaa suljetussa tilassa. Mikäli jäätä on huoneessa, missä tuuletus ei toimi, hiilidioksidi alkaa vallata huonetta alhaalta (koska se on ilmaa raskaampaa) ja siellä olevat ihmiset (ja eläimet) saattavat lopulta tukehtua.

Ensimmäisen kerran hiilidioksidijäätä tehtiin vuonna 1825, tosin vahingossa: suuressa paineessa ollutta nestemäistä hiilidioksidia sisältävä säiliö avattiin, säiliöistä karkasi kaasumaista hiilidioksidia ja sinne jäi kuivajäätä.

Kuva: Shawn Henning