geologia

Ensimmäinen koko Titan-kuun kattava kartta on julkaistu

Ti, 11/19/2019 - 03:37 By Jarmo Korteniemi
Titanin geomorfologinen kartta (Lopes ja kumpp. 2019)

Saturnuksen suurimman kuun Titanin pinnasta on tehty ensimmäinen koko pallon kattava kartta. Tutkimus on oiva osoitus usealla erilaisella tiedelaitteella kerättyjen monien aineistojen yhteispelistä.

Tutkijat ovat vihdoin saaneet valmistettua yleisluontoisen geologisen kartan Saturnuksen Titan-kuusta. Kooste julkaistiin maanantaina Nature Astronomy -tiedejulkaisussa.

Kartta antaa kuvan dynaamisesta maailmasta, jota täplittävät dyynit, järvet, tasangot, kraatterit ja muut maastonmuodot.

"Titanilla on aktiivinen metaaniin perustuva nesteen kierto, joka on muokannut monimutkaista geologista maisemaa. Se on pinnaltaan yksi geologisesti monimuotoisimmista kappaleista Aurinkokunnassa. Vaikka Titanin ja maapallon aineet, lämpötilat ja painovoimakin ovat hyvin erilaiset, monet pinnanmuodot näillä kahdella kappaleella ovat hyvin samankaltaisia. Siksi ne voidaan tulkita saman geologisen prosessin aikaansaamiksi. Karttamme osoittaa, että erilaiset geologiset maastot sijaitsevat selvästi eri leveysasteilla ja kattavat erilaisia alueita", kuvailee artikkelin ensimmäinen kirjoittaja, Rosaly Lopes, planetologi Jet Propulsion Laboratorystä.

Kartta perustuu Nasan Cassini-luotaimen aineistoihin. Cassini kiersi Saturnusta 2004-2017 ja ohitti tuona aikana Titanin yli 120 kertaa. Cassinista irtautunut Euroopan avaruusjärjestön Huygens-laskeutuja tömähti Titanin pinnalle tammikuussa 2005.

Titan on Saturnuksen suurin kuu. Sillä on Maan tavoin paksu ja lähinnä typestä koostuva kaasukehä, joka tosin on lähes läpinäkymätön. Titan on myös Maan ohella ainoa tunnettu taivaankappale, jonka pinnalla esiintyy pysyvästi nestettä. Veden sijasta Titanin taivaalta tosin sataa metaania ja etaania. Meillä nuo hiilivedyt ovat kaasumaisia, Titanin kylmässä ilmastossa taas nesteitä.

Toisin kuin Maasta, Kuusta, Marsista ja monista muista taivaankappaleista tehdyt kartat, Titanin kartta ei perustu perinteiseen kuva-aineistoon. Syynä on Titanin lähes läpinäkymätön kaasukehä. Titania onkin tutkittu niin kameroilla, SAR-tutkalla, korkeusmittaritutkalla, spektrometreillä että monilla muilla laitteilla.

Kartoituksessa käytettiin pääasiallisesti Cassinin tutkan keräämää, kartoitukseen sopivaa heijastusdataa. Siitä SAR-aineistossa oli kuitenkin niin ammottavia aukkoja, ettei se kattanut kuin alle puolet Titanin pinnasta. Globaalin kartan aikaansaamiseksi oli pakko käyttää vaihtoehtoisia datoja.

Paikkaamiseen käytettiin useiden muiden tiedelaitteiden keräämiä tietoja. Tehtävään kelpasivat jopa paksun metaaniusvan läpi otetut hämyisät näkyvän valon ja infrapuna-alueen kuvat, joista erottuu vain suurimpia pinnanmuotoja. Aluksi tuo muu data korreloitiin tutka-aineiston kanssa siellä, missä niiden kuvauspeitto oli yhtenevä. Kun pinnan yksiköt tunnistettiin muiden aineistojen yhteispelillä, onnistuttiin tulkitsemaan millaisia maastotyyppejä tutkan aukkopaikoista löytyy.

Nyt julkaistulta kartalta erottuvat Titanin kuusi suurinta, laajimmalle levinnyttä ja selvintä maastotyyppiä. Tutkijat saivat myös määritettyä missä järjestyksessä eri rakenteet ovat syntyneet.

Kaikkein nuorimpia piirteitä ovat Titanin järvialueet ja dyynikentät. Molempien synty ja alati jatkuva muutos on dynaamisen kaasukehän ansiota.

Titanin päiväntasaaja on kuivaa aavikkoa, jota peittää laaja dyynien vyö. Yksittäiset dyynit ovat tyypillisesti vain kilometrin tai kahden levyisiä, mutta jopa satojen kilometrien pituisia. Niitä liikutteleva tuuli puhaltaa pääsääntöisesti lännestä itään. Repaleiset dyynit peittävät lähes Venäjän kokoisen alan.

Lähempänä napoja taas on kosteampaa, sillä vuotuinen sademäärä on siellä suurempi. Napojen läheltä löytyykin noin 650 järvi- tai meriallasta. Juuri tällä hetkellä vellovat metaani- ja etaanijärvet tosin sijoittuvat lähelle pohjoisnapaa, kun taas etelässä järvialtaat ovat pääosin kuivuneet. Syynä tähän on luultavasti ilmaston radikaali muutos: Useissa järvialtaissa  on merkkejä sekä toistuvista tulvista että kuivista kausista. Yhteenlaskettuna järvet kattavat jotakuinkin Pohjoismaiden laajuisen alueen.

Dyynejä ja järviä ennen syntyivät tasangot, jotka peittävät yhä leijonanosan eli 2/3 Titanin pinnasta - jotakuinkin Euraasian mantereen laajuisen siivun. Tasankoja on useaa alatyyppiä, mutta niiden alkuperää ei vielä oikein osata täysin selittää. Kyse lienee sedimenteistä, jotka ovat lähinnä hiilivetyä.

Titanin järven lähellä on usein tasankojakin vanhempia "labyrinttimaisia" seutuja, joissa näkyy muinaisia virtausuomia. Ne lienevät jonkinlaisia karstialueita, joissa neste on onnistunut rankasti syövyttämään pintamateriaa. Hieman vastaavia piirteitä löytyy myös maapallon kalkkikiviseuduilta.

Titanin ylivoimaisesti vanhimpia piirteitä ovat lukemattomat lyhyet itä-länsisuuntaiset vuorijonot, sekä muunlainen kumpuileva maasto. Tällaiset seudut ovat syntyneet kauan sitten Titanin nuoruudessa, kuun jäähtyessä, kutistuessa ja rypistyessä. Vuoret ovat tyypillisesti alle parin kilometrin korkuisia, mutta kaikkein korkein huippu kohoaa 3337 metrin korkeuteen.

Kartalle on merkitty myös Titanin muutamat harvat törmäyskraatterit. Niiden vähyydestä päätellään, että kraatterit häviävät keskimäärin jo muutamassa sadassa miljoonassa vuodessa - eli geologisesti varsin nopeasti.

Sekä vuoret että kraatterien seinämät koostuvat vesijäästä eli Titanin peruskalliosta. Kaikkia muita alueita peittää orgaanisista yhdisteistä koostuvan sedimenttiaineksen kerros.

Ylimalkainen globaali kartta on vasta kartoituksen ensimmäinen vaihe. Kuva Titanista tulee terävöitymään kun tutkijat perehtyvät yksittäisiin alueisiin. Tämä prosessi saattaa viedä jopa vuosikymmeniä.

Katso myös täyden resoluution kartta!

Lähde: Lopes ja kumpp.: "A global geomorphologic map of Saturn’s moon Titan." Nature Astronomy 2019. https://doi.org/10.1038/s41550-019-0917-6 (maksumuurin takana)

Maanjäristyksiä Zürichissä

Pe, 12/07/2018 - 04:14 By Jari Mäkinen

Tiedemuseosarjassa palataan nyt Eurooppaan: vuorossa on Zürichissä oleva focusTerra. Futuristisessa museossa on upea mineraalinäyttely sekä ainutlaatuinen maanjäristyssimulaattori.

”JoulukalenterifocusTerra on virallisesti sanottuna Sveitsin kuuluisan kansallisen teknillisen yliopiston ETH Zürichin (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) geotieteiden tutkimus- ja informaatiokeskus, joka tehtävänä on kertoa yleisölle – ja ennen kaikkea paikalla vieraileville koululaisryhmille – maapallosta ja muista planeetoista, niiden kehityksestä ja olemuksesta, sekä luonnonvarojen merkityksestä arkisessa elämässämme.

Sen museo tekeekin pieteetillä ja paikoitellen hieman kuivan tarkasti sekä syvällisesti, mutta siitä huolimatta epävirallisemmin sanottuna paikka on taivaallisen hieno paikka jokaiselle maapallosta ja/tai geologiasta kiinnostuneille.

Sisäänkäynti paikkaan on vaatimaton, sillä ulkopuolelta katsottuna kyseessä on vain yksi yliopiston rakennuksista. 1900-luvun alussa vanhatyylisesti tehtyä, vuonna 2009 täysin remontoitua rakennusta ulkopuolelta katsellessa ei usko mitä sisältä löytyy.

Pitkän, ikään kuin kallioperän läpi kulkevan käytävän jälkeen edessä avautuu suuri moderni halli, jonka keskellä on omituisen laajalta portaikolta näyttävä mineraalinäyttely. Mineraalit ovat kauniita, ne on laitettu esille nätisti, ja vaikka niistä ei sinällään olisi kiinnostunut, on näyttely (sekä "portaikko") sinällään erittäin hieno. 

Suurin osa vanhimmista näytteistä on peräisin Conrad Gessnerin (1516-1575) ja Johann Jakob Scheuchzerin (1672-1733) kokoelmista, jotka yhdistettiin vuonna 1859 Sveitsin valtion synnyn yhteydessä kansalliseksi mineraalikokoelmaksi. Sitä on luonnollisesti täydennetty koko ajan.

Osana näyttelyä on erilaisia maanperän tutkimuksessa käytettäviä laitteita sekä esimerkiksi porausnäytteitä ja seismometrejä, joita on myös alakerrassa portaikon luona. 

Koska kyseessä on myös toimiva yliopisto, on aulan ympärillä kerroksissa luentosaleja ja lukunurkkauksia opiskelijoille – sekä paljon kiinnostavia eri geologisten muodostelmien kolmiulotteisia mallikappaleita sekä karttoja. Nämä ovat toki aika friikkikamaa, ja osa niistä on tehty opetusvälineiksi aikana, jolloin nykyisistä virtuaalitodellisuuslaitteista ei osattu edes haaveilla.

Koillis-Sveitsissä, Appenzellin Alppeihin kuuluva, 2 502 metriä korkea Säntis on eräs pienoismallina oleva vuorenhuippu.

Vanhakaltaisuudessaan nämä mallit ovat kuitenkin sympaattisia, ja ennen kaikkea niiden esittämät asiat ovat kiehtovia: esimerkiksi vuoriston pienoismalli yhdistettynä geologiseen karttaan on yksinkertaisuudessaan upea ja erittäin visuaalinen.

Osa kaikkein hienoimmista tosin löytyi rakennuksen kellarista paikasta, minne kyllä pääsi helposti, mutta mitä kenties ei ollut tarkoitettu yleisölle...

Kellarissa on myös museon helmi: maanjäristyssimulaattori.

Se on hydraulisten aktuaattorien päällä oleva huone, millä on tavallisia kodin kalusteita ja varusteita, jotka on selvästi tehty heiteltäviksi. Lasimaljakkoja ei kannattaisikaan käyttää, sillä ne menisivät heti saman tien. Sisustus on karu, yksinkertainen ja Ikea-tyylinen, mutta tekee tehtävänsä.

Huoneen kulmassa on tietokone, jonka avulla opas valitsee erilaisia historian kuuluisia maanjäristyksiä. Esitys alkaa pienellä maanjäristyksiä ja niiden perusteita esittelevällä selityksellä, ja sen jälkeen käydään läpi eri tyyppisiä järistyksiä. Kobe, Aquila, Meksiko, Thaimaa...ja ammoinen San Francisco. Jokainen maanjäristys on erilainen sekoitus vaaka- ja pystytärinää, joka toisinaan on nopeaa ja rajua, toisinaan laajaa heittelyä. Kukin on eri tavalla tuhoavaa – ja aivan erilaiselta tuntuvaa.

Kun väkeä on vähän, opas laittaa mielellään järistyksiä uudelleenkin, jolloin niitä voi ikään kuin makustella mielessään. Bonuksena on simuloituja järistyksiä ja sellaisia, joilla voi osoittaa miten vaaka- ja pystyliikkeet esimerkiksi saavat aikaan erilaista tuhoa.

Lisäksi huoneella voi simuloida järistyksiä eri tyyppisten rakennusten eri kerroksissa; rajukin maanjäristys voi tuntua jopa kivalta huojumiselta pilvenpiirtäjän huipulla. 

focusTerran maanjäristyssimulaattori on jo sinällään käynnin väärti!

Museo on suljettu lauantaisin. Arkipäivinä se on avoinna klo 9-17 ja sunnuntaisin klo 10-16; sunnuntaina järjestetään myös kiertokäyntejä ilman ennakkovarausta. Osoite on Sonneggstrasse 5, minne mAppenzellinatkaa Zürichin päärautatieasemalta on vain noin 800 metriä (joen toisella puolella, lähellä Polybahn-vuoristojunan lähtöpaikkaa). 

Netissä museo on osoitteessa: www.focusterra.ethz.ch

Juttu on julkaistu alun perin 29. heinäkuuta 2016.

Tiedetuubin esittelemiä tiedekeskuksia ja muita kiinnostavia kohteita

Planeettaa vavisutti outo monotoninen tärinä - syy vielä epävarma

To, 11/29/2018 - 19:35 By Jarmo Korteniemi
Kuva: Sherwood / Flickr

Outo tärinä vavisutti marraskuussa maapalloa. Sen alkuperä on vielä tuntematon, mutta kyse lienee tuliperäisestä toiminnasta Afrikan itäpuolella.

Outo aalto sai alkunsa 11.11.2018, kello 11:30 Suomen aikaa. Sen syntypaikka sijaitsi Afrikan ja Madagaskarin välissä, noin 24 kilometriä koilliseen Ranskalle kuuluvan pienen Mayotten saariryhmän rannoilta.

Tapahtuma rekisteröitiin seismometreissä ympäri maailman, aina Afrikan mantereelta Havaijille ja Etelä-Amerikasta Kanadaan. Laitteistot tallensivat sen myös Mayotten saarilla, vaikkeivät paikalliset ilmeisesti edes huomanneet koko tapahtumaa.

Maapallo "soi" aallon ansiosta noin 20 minuutin ajan. Värähtelyn aallonpituus oli arviolta muutamia kymmeniä kilometrejä ja taajuus jopa maanjäristykseksi erittäin matala, alle 0,06 hertsiä. Seismologi Jean-Paul Ampuero vertaa aallon alkuperää soittimeen: "musiikki-instrumentin nuotti - mataluus tai korkeus - riippuu aina instrumentin koosta." Tällä kertaa kyse vaikuttaa olleen jostain suuresta kaikukammiosta, joka tuottaa epätavallisen matalia nuotteja.

Mayotten aalloissa outoa oli juuri niiden monotonisuus. Niistä puuttuivat maanjäristyksille tyypilliset monet, rinnakkain etenevät aallonpituudet. Aallonharjat saapuivat kaikkialle lähes tasan 17 sekunnin välein.

Eikä aallon syntyyn tuntunut liittyvän mitään huomattavaa maanjäristystä, kuten olisi voinut olettaa. Erittäin tarkan suodatuksen jälkeen aineistosta löydettiin muitakin aaltoja kuin ensin havaitut pinta-aallot, mutta nekin vaikuttivat epätavallisen säännöllisiltä ja monotonisilta luonnon aiheuttamiksi. Tutkijoiden alustava päätelmä on, että kyse oli ns. hitaasta järistyksestä. Sellaisessa kallion jännitys ei vapaudu tavanomaisessa hetkellisessä nykäisyssä, vaan paljon hitaammin. Joskus moinen tapahtuma saattaa kestää jopa useita päiviä. Syyksi arvellaan tulivuoritoimintaa, mutta myös tektoniikalla voi olla osansa.

Outo aalto liittyy todennäköisesti aluetta kuukausia kiusanneeseen maanjäristysparveen, joka ei ole jäänyt vulkaanisten saarten yli 250 000 asukkaalta huomaamatta. Parven suurin järistys oli magnitudiltaan 5,8 - eli voimakkain saarilla koskaan mitattu. Vain kaksi päivää sitten (27.11.) sattui viimeisin suuri järistys, magnitudiltaan 5,0.

Toukokuussa alkaneen parven järistykset alkamispäivästä laskien. (Ranskan geologinen tutkimuskeskus)

Ranskan geologisen tutkimuskeskuksen BRGM:n mukaan Mayotten itäpuolelle keskittynyt parvi on kuitenkin hiipunut hitaasti heinäkuusta lähtien. Tämän jälkeen saari on liikkunut noin kuusi senttiä itään ja kolme etelään.

Vaikuttaa siltä, että saaren itäpuolelle saattaa paraikaa olla syntymässä uusi tuliperäinen keskus. BRGM:n Nicolas Taillefer kertoo mallien viittaavan siihen, että alueella liikkuisi ylöspäin noin 1,25 kuutiokilometriä magmaa. Taillefer johtaa BRGM:n tektonisista ja vulkaanista riskeistä vastaavaa yksikköä. Hän kuitenkin huomauttaa, että "parven sijainti on aivan [geologisten] karttojemme reunalla, ja on paljon, mitä emme vielä tiedä." Järistysparven keskus sijaitsee noin 50 kilometriä saarilta itään - epätarkkuus tosin on huimat 15 kilometriä. Mayotten ympäristön geologia etenkin merenpohjassa ja sen alla tunnetaan varsin huonosti.

Tällä haavaa oudon monotoniselle aallolle annettu paras - vaikkakin alustava - selitys on magmasäiliön kokema resonanssi ja siihen kenties liittyvä ympäröivän kiven hidas luhistuminen. Jossain Mayotten saaren koillispuolella saattaa olla siis magmasäiliö, jossa oleva sula kivi nousi ja laski nopeassa tahdissa. Tai sitten magma loiskui tai hölskyi, tai ehkäpä säiliön läpi kulki jokin paineaalto. Kyse voi myös olla pelkästään säiliön tyhjenemisestä, tai laajentumisesta.

Yksi vaihtoehto on, että juuri järistyskohdan monimutkainen geologia vain sattuu suodattamaan aallot niin, että läpi pääsevät ainoastaan 17 sekunnin pituiset aallot. Se nimittäin tiedetään, että Mayotten alla sijaitsee vaihettumisvyöhyke mantereisen ja merellisen kuoren välillä. Aluetta myös rikkovat moniin suuntiin kulkevat muinaiset Gondwana-mantereen hajoamisesta johtuvat siirrokset. Mayotte sijaitsee pienen ja vielä epävarman Lwandlen laatan pohjoisreunalla.

Merenalaisesta purkauksesta ei kuitenkaan ole vielä merkkejä. Asian varmistamiseksi BRGM:n tavoite on kuitenkin kartoittaa alueen merenpohjaa tarkemmin.

Mayotte kuuluu maantieteellisesti Komorien vulkaaniseen saariryhmään. Mayotten pääsaari Grande-Terre eli Mahoré on kooltaan 39x22 kilometriä, ja sen muodostanut tulivuori on ilmeisesti uinunut noin 4000 vuoden ajan. Tämän lisäksi saariryhmään kuuluu Petite-Terren eli Pamanzin saari, sekä useita pienempiä saaria, luotoja, kareja ja koralliriuttoja. Saarilta on noin 500 kilometriä Afrikan rannikolle ja 300 km Madagaskariin.

Asiasta kertoi Suomessa ensimmäisenä Tiedetuubi.

Lähteet: Wei-Haas: "Strange waves rippled around the world, and nobody knows why" (National Geographic 2018), "Earthquake swarm in Mayotte: a clearer understanding is emerging" (BRGM 2018).

Otsikkokuvassa Petite-Terren saaren rikkipitoinen Lac Dziani -kraatterijärvi (Sherwood / Flickr)

Nasan InSight-luotain laskeutui juuri Marsiin - mutta minne?

Ma, 11/26/2018 - 20:54 By Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA/JPL-Caltech/Lyle Tavernier

InSight-luotain laskeutui onnistuneesti Marsiin. Sen on tarkoitus perehtyä planeetan sisuksiin täysin uusilla tavoilla. Kerromme tässä jutussa laskeutumispaikasta ja sen valintaperusteista tarkemmin.

NASAn InSight-luotain laskeutui Marsiin 26.11.2018 kello 21.54 Suomen aikaa. Tiedetuubi seurasi tapahtumia livenä ja raportoi onnistuneesta laskeutumisesta.

InSightin laskeutumispaikka sijaitsee aivan päiväntasaajan pohjoispuolella: 4.5° pohjoista leveyttä ja 135.9° itäistä pituutta. Tarkemmin sanottuna Elysium Planitia -nimellä tunnetun tasangon länsiosissa.

Maapallolla vastaavat koordinaatit osuisivat Tyyneenmereen 650 kilometriä Uuden-Guinean saaresta pohjoiseen. Marsin tapauksessa kyse on pohjoisista alangoista, jotka ovat kenties myös joskus olleet sikäläisen meren peitossa.

Aluetta voisi kuvailla "tarkoituksella tylsäksi". Alueen pinta on moneen kertaan muokkautunutta tuliperäistä ja veden tuomaa ainesta, jotka peittävät muinaisia laavatasankoja ja sitä mahdollista merenpohjaa. Satelliittikuvista erottuvia mielenkiintoisimpia asioita ovat pienet kraatterit ja tuulen tuivertama lakeus.

Planeettageologi Ingrid Daubar sanoo, että valinnalla on järkisyyt. "Juuri laavatasangot ovat Marsin turvallisinta seutua, sillä ne ovat tasaisia ja niillä on vain vähän kiviä. Mitkä tahansa rinteet voisivat haitata InSightin laskeutumista. Emme halua sen pysähtyvän vaappumaan yksi jalka kiven päällä. Halusimme myös varmistaa että laskeutujan vieressä on paikat joille tieteelliset laitteet voi laskea."

InSightilla on kaksi päälaitetta. Toinen on seismometri, joka rekisteröi Marsin pinnan tärinää ja toinen, muutaman metrin syvyyteen kaivautuva "myyrä" tai virallisemmin "itsehakkautuva naula", seuraa pinnan alta tulevaa lämpövuota. Lisäksi mukana on säätilaa mittaava laite sekä heijastin, jota voidaan myöhemmin käyttää pinnan tarkassa laserskannauksessa. (Apollo-astronautit jättivät Kuun pinnalle vastaavia peilejä, joiden avulla on esimerkiksi määritetty kuinka nopeasti kiertolaisemme etääntyy Maasta.)

InSightin seismometri ja myyrä asetetaan pinnalle robottikäden avulla, ja paikka valitaan Nasan kulkijoiden kameroista kehitetyillä uusilla kameroilla. InSightin on kuitenkin turha odottaa ottavan henkeäsalpaavia panoraamakuvia, sillä kamerat on tarkoitettu juuri laitteiden toiminnan varmistamiseen.

Eikä maisemankaan odoteta olevan kummoinen.

"Emme oikeastaan juurikaan välitä siitä mitä pinnalla on, paitsi aivan lähiympäristössä jahka laskeutuminen saadaan hoidettua. Sitten haluamme varmistaa että laitteet pystyvät tekemään työnsä. Seismometrin täytyy asettua tasaisesti ja tukevasti alle 15 asteen rinteeseen. Itseporautuvan "myyrän" eli HP3-laitteen täytyy pystyä kaivautumaan pinnan alle ongelmitta. Siksi pinnan täytyy olla rikkoutunutta hienojakoista ainesta eikä mitään todella kovaa ainesta. Joukossa ei saa olla paljoa kiviä, tai laite ei pääse riittävän syvälle pinnan alle."

Vain pienellä ratamuutoksella olisi päästy tutustumaan lähialueiden erikoisuuksiin, kuten vulkaaniseen tuhkaan hautautuneeseen vain muutaman miljoonan vuoden ikäiseen ahtojääalueseen, eräisiin planeetan suurimpiin tulivuoriin, tai mittaviin laavatasankoihin. Nuoria pohjoisia alankoja ja vanhoja eteläisiä ylänköjä jakava vyöhykekin alkaisi vain muutaman sadan kilometrin päästä. Curiosity-kulkija on juuri niillä seuduin tutustumassa planeetan vesihistoriaan.

"Valitsimme Elysium Planitian koska InSight on hieman erilainen kuin aiemmat [Mars]lennot. Insightilla on tarkoitus tutkia asioita, joita voitaisiin tutkia melkein missä vain Marsin pinnalla. Laskeutumispaikka valittiin enemmänkin teknisten kriteerien kuin tieteen mukaan", Daubar selittää.

"Tämä on aurinkokennolento, eli saamme kaiken energian auringosta. On hyvä olla päiväntasaajan lähellä, sillä se maksimoi energiamäärän." Luotaimen on tarkoitus pysyä toiminnassa vähintään yhden Marsin vuoden verran eli 690 päivää, joten pysyvä energianlähde on tarpeen.

Alueen tuli myös sijaita mahdollisimman matalalla. Näin kaasukehän jarrutusvaikutus saadaan käytettyä mahdollisimman tehokkaasti hyödyksi. Pääasia tietysti on, että InSight pääsi turvallisesti pinnalle ja onnistuu tutkimaan pinnanalaista maailmaa.

InSightin laskeutumisellipsi on harvinaisen suuri. Se on huimat 130 x 30 kilometriä, kun esimerkiksi Curiosity-mönkijän ellipsi oli kooltaan vain 20 x 7 km. Toisaalta laitteiden tekniset tavoitteet ovat aivan erilaiset. InSightin ei ole tarkoitus perehtyä yksityiskohtiin vaan planeetan yleiseen olemukseen.

InSightille oli määritetty laskeutumisellipsi, jonka alueelle se päätyi noin 99 prosentin todennäköisyydellä. Vastaava alue määritetään mille tahansa alukselle, joka syöksyy kaasukehän läpi suurella nopeudella kohti pintaa. Paikan epätarkkuuteen vaikuttavat esimerkiksi eri korkeuksilla vallitsevat tuulet ja kaasutiheydet, sekä muut pienet etukäteen ennustamattomat asiat. Aivan tarkan laskeutumispaikan tavoittelu olisi vaikeaa, sillä laitteen täytyisi pystyä reagoimaan aktiivisesti pieniin muutoksiin lentoradassa. Tämä lisäisi laitteiston monimutkaisuutta ja virheiden sattumisen riskiä aivan turhaan.

Kirjoittaja on Marsin geologiaan erikoistunut planetologi.

Päivitys 22.40: Juttua päivitetty tiedolla onnistuneesta laskeutumisesta.

Otsikkokuva: JPL:n harjoittelija Heather Lethcoe odottelee InSightin laskeutumista (NASA/JPL-Caltech/Lyle Tavernier)

Viimeisimmät geologiset ajanjaksot lyöty lukkoon - antroposeeni ei vielä mukana

Ti, 07/24/2018 - 11:55 By Jarmo Korteniemi
Kuva: David Pacey / Flickr

Kansainvälinen stratigrafian komissio on juuri hyväksynyt maapallon kolme nuorinta geologista aikayksikköä. Todisteita niistä löytyy ympäri planeettaa. Samalla Maan geologinen kehitys on jälleen piirun verran selvempi.

Geologinen ajanlasku on saanut uusia etappeja. Kansainvälinen stratigrafinen komitea löi ne lukkoon heinäkuun alussa.

Nuorin vaihe on nimeltään meghalayan, ja sitä on kestänyt viimeiset 4200 vuotta. Sitä edelsivät 8300 vuotta sitten alkanut northgrippian ja 11 700 vuotta sitten eli juuri jääkauden loputtua alkanut greenlandian. Nimet ovat englanniksi, sillä oikeita suomennoksia niille ei tiettävästi vielä ole. Ne hyväksyy aikanaan Suomen stratigrafinen komitea.

Komitea ei kuitenkaan virallistanut ihmisen aikakautta eli antroposeenia, vaikka monien mielestä sellainen on alkanut viimeistään vuonna 1950. Syystä lisää jutun lopussa.

Meghalayanin alkuhetki kuvattiin ensimmäisenä edustavasti Koillis-Intiasta, Meghalayan osavaltiossa sijaitsevan Mawmluh-nimisen luolan stalagmiiteista eli pylväsmäisistä tippukivistä. Kaksi muuta ajanjaksoa taas on sidottu Grönlannin jäätikkökerroksiin ja saavat niistä myös nimensä - NorthGRIP on nimittäin akronyymi sanoista North GReenland Ice core Project. Sekä jääkairausten sydämet että tippukivipylväs ovat näin ollen virallisia kansainvälisiä geostandardeja, jotka on varastoitu turvasäilöön myöhempiä tutkimuksia varten.

Läpileikkaus meghalayan-vaiheen paljastavasta stalagmiitista.

Meghalayan on merkittävä ajanjakso, sillä se alkoi 200 vuoden viileällä ja kuivalla vaiheella, joka vaikutti myös ihmiskulttuureihin ympäri maailmaa. Kuivuus näkyy tuon ajan arkeologisessa aineistossa esimerkiksi ihmisten massamuutoina uusille asuinalueille. Merkkejä tapahtumasta löytyy maatalouteen perustuneiden yhteiskuntien aineistoissa, mm. Jangtse-joen varrella Kiinassa, Indus-joen varrella Pakistanissa, sekä Mesopotamian, Syyrian, Egyptin ja Kreikan alueilla.

Uusien ajanjaksojen nimet ja kestot vahvistettiin Milanossa pidetyssä Kansainvälisen stratigrafisen komitean kokouksessa ja julkaistiin lopulta heinäkuun puolivälissä. Komitea perehtyi useiden vuosien aikana kertyneeseen tutkimusaineistoon. Stratigrafian komission tehtävänä on yhtenäistää geologinen ajanlasku niin, että se kuvaa kattavasti koko planeettaa koskettaneita tapahtumia.

Geostandardit eivät ole ainoita paikkoja joista todisteita kyseisten aikakausien vaihtumisesta löytyy. Tutkijat ovat havainneet merkkejä niistä kaikilta seitsemältä mantereelta, sekä myös merenpohjan pohjasedimenteistä. (Geologisten aikakausien vaihtuminen perustuu aina sedimentteihin tai niistä syntyneisiin kiviin. Kun irtoaineksen kertymisen aikana tapahtuu riittävä muutos, ajanhetki tallettuu kerroksiin niin että se on myöhemminkin havaittavissa. Tämä näkyy joko suoraan sedimenttityypistä, tai erottuu kerrostumista löytyvistä fossiileista tai vaikkapa isotooppisuhteissa.)

Uudesta määritelmästä uutisoi Suomessa ensimmäisenä Tekniikan Maailma.

Geologisen ajanlaskun lyhyt oppimäärä

Geologinen aika jaetaan eripituisiin pätkiin. Nimistössä vilisee outoja sanoja ja monenlaisia ajanmääreitä kuten "jaksoja", "kausia", "vaiheita", "aikoja". On kambrikautta, holoseenia, proterotsooista aikaa ja vaikka mitä. Kun tarkkaankin määritettyjä termejä käytetään vielä jopa ammattilaisten toimesta ristiin, ja ajanjaksojen pituudet ovat tuhansista miljardeihin vuosiin, voi tottumattoman pää mennä sekamelskassa helposti pyörälle.

Geologista aikaa voi kuitenkin ymmärtää kellon ja kalenterin avulla.

Geologiset vaiheet eli kaikkein lyhimmät määritetyt hetket on helppo mieltää ikään kuin "geologisina sekunteina". Nyt hyväksytyt aikajaksot ovat juuri tällaisia: Meghalayan-"sekunnin" pituus kesti ~4200 vuotta, sitä edelsi ~3900 vuoden pituinen northgrippian, ja niitä ennen oli greenlandian (~3400 vuotta).

Meneillään on "tämän minuutin kolmas sekunti".

Useampi sekunti muodostaa tietystikin "geologisen minuutin" eli epookin. Juuri nyt on meneillään 11 700 vuotta kestänyt holoseeni. Tämä epookki on viimeisen jääkauden loppuessa alkanut lämmin kausi, interglasiaali. Sitä edelsi pitkä toistuvien jääkausien ja niiden välisten interglasiaalien värittämä edellinen "minuutti", pleistoseeni-epookki, joka tietystikin jaetaan edelleen omiin "sekunteihinsa".

Meneillään on "tämän tunnin toinen minuutti".

Kuva: www.stratigraphy.org
Viimeisimmät geologiset ajanjaksot.

Seuraava pidempi ajanjakso eli kausi vastaa "geologista tuntia". Holoseeni ja pleistoseeni muodostavat yhdessä näin kvartäärikauden, jota värittävät kylmien jääkausien ja lämpimien välihetkien epäsäännöllisen säännöllinen vaihtelu. Kvartääri alkoi 2 588 000 vuotta sitten, ja sitä edelsivät 20 miljoonan vuoden pituinen neogeenikausi ja 43 miljoonan vuoden paleogeenikausi. (Aiemmin neogeeni ja paleogeeni tunnettiin yhdessä tertiäärikautena, joka on kuitenkin nykyisin vanhentunut termi.)

Meneillään on "tämän päivän kolmas tunti".

Sitten siirrytään "geologiseen päivään" eli maailmankauteen. Nykyinen kenotsooinen maailmankausi alkoi 66 miljoonaa vuotta sitten kuuluisassa mullistuksessa, jossa dinosaurukset kuolivat sukupuuttoon. Maailmankautemme ehkä merkittävin piirre on hidas (joskin hieman sahaava) jäähtyminen ja nisäkkäiden valtakausi. "Eilen" oli siis dinosaurusten hallitsema 185 miljoonan vuoden mesotsoiinen maailmankausi, ja "toissapäivänä" 290 miljoonan vuoden paleotsooinen maailmankausi. Tuolloin elämä monimuotoistui ja levittäytyi maalle.

Meneillään on "tämän kuun kolmas päivä".

Seuraava pidempi aikapätkä on eoni (tai aioni) eli "geologinen kuukausi". Elämme yhä sitä samaa fanerotsooista eonia, jonka aikana dinosaurukset ja trilobiititkin elivät. Se alkoi jo 541 miljoonaa vuotta sitten kambrikauden räjähdyksestä, jolloin elämä monipuolistui muutaman miljoonan vuoden aikana räjähdysmäisesti. Fanerotsooinen on kuvainnollisesti planeetan "huhtikuu". "Maaliskuu" eli proterotsooinen eoni alkoi ilmakehän happipitoisuuden runsastuessa ja kesti noin kaksi miljardia vuotta. Sitä edeltävä "helmikuu" taas oli puolentoista miljardin vuoden pituinen, ja tuolloin syntyivät mantereet. (Suurin osa Suomen kallioperästä on muuten muodostunut "helmi-maaliskuussa".) Planeettamme muodostui "tammikuussa" hadeeisen eonin aikana. Tuolta ajalta on jäljellä lähinnä joitain mineraalikiteitä sekä teoreettisia laskelmia.

Meneillään on siis Maan kehityksen "neljäs kuukausi".

Kuluvaa "geologista vuotta" eli ns. supereonia ei ole määritetty. Fanerotsooista eonia edeltänyttä noin neljän miljardin vuoden pituista aikaa kutsutaan usein prekambriksi, joka olisi siis sen ajan supereoni. Mutta ainoastaan epävirallisesti.

Näin määriteltynä tällä hetkellä on fanerotsooisen "kuun" kenotsooinen "päivä", kello kvartääri"tunti", holoseeni"minuutti" ja meghalayan"sekunti".

Seuraava "sekunti" (tai ehkä jopa "minuutti" tai "tunti") tulee kaikella todennäköisyydellä olemaan antroposeeni. Kansainvälinen stratigrafinen komitea ei kuitenkaan vielä hyväksynyt antroposeenia viralliseksi aikakaudeksi, sillä huimista ympäristövaikutuksistaan huolimatta ihmisen toiminta ei vielä ole kunnolla ehtinyt kerrostua globaaliin geologiseen aineistoon.

Kelloon ja kalenteriin on kuitenkin kaksi merkittävää eroa. Ensinnäkin tietyn tason ajanjaksojen lukumäärät suuremmassa yksikössä vaihtelevat geologiassa joskus paljonkin - eli "sekuntien" määrä "minuutissa", tai "päivien" määrä "kuukaudessa" ei ole ennalta määrätty. Toiseksi myöskään "sekuntien" tai minkään muunkaan ajanjakson pituus ei ole ennalta määrätty, vaan rajat pistetään sinne mistä niitä löytyy.

Lisätietoa geologisesta ajanlaskusta löytyy esimerkiksi geologia.fi-sivustolta. Geologisia aikakausia kuvaava ja uusilla tiedoilla päivitetty taulukko on ladattavissa stratigrafisen komission sivuilta (englanniksi).

Lähde: Kansainvälisen stratigrafisen komitean tiedote.

Kuvat: David Pacey / Flickr (otsikko); www.stratigraphy.org (taulukko); Kansainvälinen stratigrafinen komissio (stalagmiitti)

Päivitys 24.7. klo 20.20: Otsikkoa muutettu.

Tuli kivi tyhjästä

Su, 07/08/2018 - 09:23 By Markus Hotakainen
Iso kivi

800… 900… Kilometri. Possakkonevan ja Pehkosaarennevan välistä metsäkaistaletta halkovan hiekkatien laidassa on vanha kyltti, jossa komeilee valkoisella pohjalla iso numero 1. Oikea paikka ei olisi voinut löytyä helpommin.

Metsäisellä kankaalla ei erotu polkua, mutta matka ei ole pitkä ja suunta on selkeä: kohtisuoraan tieltä muutama sata metriä nevalle ja sieltä se löytyy – Halsuan suurin siirtolohkare.

Niin kuin aina näissä "ennätyksissä", asiasta on monia mielipiteitä. Kilpaileva ehdokas löytyy pitäjän toiselta laidalta, Kumpunevan ojitetulta etelälaidalta. Kumpukivikin on ”komia”, kuten paikallisella murteella sanotaan, mutta kyllä Pehkosaarennevan siirtolohkareellakin on kokoa. Sen laella kasvaa pari mäntyäkin.

Ikään kuin maistiaisena tai alkupalana matkan varrella on kivikkoinen metsäsaareke, jonka lohkarevalikoiman kruunaa keskeltä kahtia haljennut iso kivi. Jää on aikojen saatossa tehnyt tehtävänsä ja ottanut voiton kaukaa kulkeutuneesta kallionpalasesta.

Muissakin kivissä on kulumisen merkkejä, suurin osa niistä näyttää olevan haljenneita, monet useampaan osaan, yksi jopa siististi viipaleiksi kuin ruokakaupoissa valitettavan yleisiksi käyneet valmiiksi viipaloidut leivät.

Nevalla kasvaa kituliaita mäntyjä, juuri sen korkuisia, että katse ei yllä kovin kauas. Varsinainen kohde ilmestyy eteen yllättäen ja se yllättää myös koollaan. Lohkare on todella iso. Ja se näyttää kuin taivaasta tipahtaneelta.

Ympäri Suomen on isoja kiviä kummallisissa paikoissa. Erikoisimpia ovat "kiikkukivet", jotka näyttävät tasapainoilevan painovoimaa uhmaten avokallioilla. Muutenkin kivikkoisessa ja kallioisessa maastossa ne eivät kuitenkaan ole olleet välttämättä niin suuria ihmetyksen aiheita kuin siirtolohkareet, jotka näyttävät olevan aivan väärässä paikassa, tässä tapauksessa keskellä hetteikköistä nevaa.

Tällaiset mystiset kivet ovat saaneet entisaikojen ihmiset keksimään erilaisia selityksiä niiden arvoitukselliselle alkuperälle. Niitä ovat valtaisilla voimillaan kuljetelleet milloin metsiä asuttavat hiidet, milloin jättiläiset, milloin itse piru. Jotain yliluonnollista kookkaiden kivien takana täytyi olla.

Jättiläiset ovat muutenkin olleet ahkeria maaston muokkaamisessa. Esimerkiksi matalan Halsuanjärven poikki kulkee karikko, jonka kivet ovat toisen rannan lähettyvillä paljon isompia kuin toisella.

Tarinan mukaan järven vastakkaisilla rantamilla on muinoin asustanut jättiläisiä, jotka syystä tai toisesta riitaantuivat keskenään. Ne alkoivat heitellä toisiaan kivillä, mutta kun toisella rannalla viihtyneet jättiläiset olivat isompia, ne jaksoivat paiskoa kookkaampia kiviä.

Entisaikain tutkijat eivät olleet kovin paljon paremmin perillä asioista, sillä jopa geologiassa uskottiin hiidenkiviksi kutsuttujen lohkareiden päätyneen kummallisille paikoilleen raamatussa kuvaillun vedenpaisumuksen mukana.

Sittemmin on selvinnyt, että syypää on jääkausi. Kallioperää murskanneen, hioneen ja siloitelleen mannerjään sekä siitä irronneiden jäävuorten mukana on kulkeutunut hienojakoisemman maa-aineksen lisäksi valtavia talon, jopa hyvinkin ison talon kokoisia kiviä.

Kun jää on sitten sulanut ja vetäytynyt kohti pohjoista, näitä siirtolohkareita on sirottunut maastoon sinne tänne mitä ihmeellisimpiin paikkoihin, hyvin kauas kallioista, joista jään voima on ne aikoinaan irti murtanut.

Kuvat: Markus Hotakainen

Tiedetuubin klubi kivien ihmemaassa

La, 06/16/2018 - 11:03 By Jari Mäkinen
Klubi menossa Kumpulan kartanossa olevaan näyttelyyn

Tiedetuubin klubi kävi vierailemassa viime tiis­taina (12. kesäkuuta) Luonnontieteellisen keskusmuseon Geologisissa kokoelmissa. Sana “kokoelmat” on monikossa, koska kyseessä on itse asiassa kolmen kokoelman kokonaisuus: siihen kuuluvat kivi- ja mine­raa­likokoelmat, meteoriitit sekä paleontolo­giset näytteet.

Yli kaksituntiseksi venyneen käynnin ai­kana yli-intendentti Arto Luttinen ennätti kierrättää vain kivien, mineraalien ja me­teo­riittien luona, joten museon noin 44 000 fossiili-, luu- ja maaperänäytettä ovat hyvä tekosyy uuteen visiittiin joskus toiste.

Kivi- ja mineraalinäytteitä on muuten mu­seossa noin 50 000 ja meteoriitteja noin 600. Näistä vain osa on luonnollisesti esillä näyttelyssä, joka ei valitettavasti ole normaa­listi avoinna yleisölle. Museolla ei ole henkilökuntaa niiden pitämiseen jatkuvasti avoinna, mutta niitä esitellään kyllä pyynnöstä.

Kokoelmat ovat olleet nykyisessä sijoituspaikassaan Luonnontieteellisessä keskusmuseossa Kumpulan kartanolla kasvitie­teellisen puutarhan alueella vuodesta 2014, kun ne jouduttiin siirtämään sinne Helsingin yliopiston keskustakampukselta perinteisen Arppeanum-talon siirryttyä muuhun käyttöön. Vaikka paikka ei ole yhtä suuri ja perinteikäs, on Kumpulan kartano etenkin kesäaikaan erittäin sympaattinen.

Kasvitieteellinen puoli on avoinna ylei­sölle syyskuun loppuun saakka tiistaista sunnuntaihin klo 11–18 ja erikoispäivinä myös geologisiin kokoelmiin pääsee tutustumaan. Kesällä 2018 tällaisia päiviä ovat mm. 6.–7.7. ja 3.–4.8., jolloin sisäänpääsy kokoelmiin klo 13–16 sisältyy puutarhan pääsylipun hintaan. Suomen luonnon päi­vä­nä lauantaina 25.8. klo 13–16 sisäänpääsy on ilmainen myös geologisiin kokoelmiin.

Paikalla on myös mainio kahvila, joka jo sinällään on kävelyretken väärti! Lisätietoja aukiolosta ja sijainnista on Kumpulan kasvitieteellisen puutarhan nettisivuilla.

Arton erinomainen selitys klubilaisille alkoi jo ulkona, missä esillä on kolmetonninen rau­tamöhkäle. Suomalainen tutkimusmat­kailija-mineralogi A. E. Nordenskiöld löysi sen vuonna 1871 Grönlannin Diskon saarelta, Ovifakista. Itse asiassa kappaleita löytyi kaikkiaan kolme: kaksi muuta ovat Ruotsin kansallismuseossa ja Kööpenhaminan Geo­logisessa museossa.

Koska metallinen rauta on maapallolla hyvin harvinaista, Nordenskiöld oletti – var­sin loogisesti – kimpaleiden olevan rau­ta­meteoriitteja. Hän pysyi itse tässä uskos­sa elämänsä loppuun saakka, vaikka jo tuolloin osattiin sanoa, että ne eivät olleet taivaallista perua, koska niissä oli oikeisiin rautameteoriitteihin verrattuna liian vähän nikkeliä ja liikaa hiiltä.

Oletettavasti tämän kaltaiset lähes puh­taat rautakimpaleet voivat syntyä erittäin kuuman rautapitoisen basalttilaavan ja ki­vi­hiilikerrostumien keskinäisessä vuoro­vai­kutuksessa. Näitä ei ole löydetty tois­tai­seksi mistään muualta kuin Diskon saa­relta Grönlannissa.

Voisikin siis sanoa, että kappale Kumpulan kartanon pihalla on harvinaisempi kuin meteoriitit, joita sentään on löytynyt varsin paljon.

Oikeita meteoriitteja oli kuitenkin sisäl­lä rakennuksessa. Siellä meteoriittikoko­elman kunniapaikalla on Bjurbölen meteo­riit­ti, jo­ka putosi jäälle Porvoon edustalle 12.3.1899 klo 21.30. Tuorein tulokas on Suo­mesta viime vuonna löy­ty­nyt komea rautame­te­o­riit­ti – la­jissaan en­sim­­mäi­nen Suo­messa. Ta­paus on muu­­tenkin har­vi­nainen, sillä edelli­nen me­­teo­riit­ti­löy­tö tehtiin vuonna 1974 Ori­mat­ti­las­sa.

Viime vuonna löydettymeteoriitti

Meteoriitin löysi lieksa­lainen Pekka Valli­mies sie­niretkellä 30. touko­kuu­ta 2017. Kari Kinnu­sen johdolla Geologian tutki­mus­kes­kuk­ses­sa teh­dyis­sä tutkimuksissa löytö var­­mis­tui pait­si meteoriitiksi, niin myös rau­ta­­me­teo­rii­tik­si. Ky­seessä on harvinaislaa­tuinen rauta­me­teo­­riitti, jonka ominaisuuksia tut­ki­taan nyt tar­kasti.

Lieksan meteoriitti on ollut näyttelyssä vasta parin viikon ajan, sillä se liitettiin kan­salliskokoelmaan 30. touko­kuu­ta, kun Vallimies luovutti sen virallisesti Luomukselle.

Ennen meteoriitteja tosin klubi ennätti viettää jo liki tunnin mineraalinäyttelyn puo­lella. Siellä Arto selitti ensin geologian perusteita: mineraalit ovat geologeille kuin eläin- tai kasvimaailmassa ovat lajit biologeille. Niitä on kaikkiaan noin 4 000 erilaista, joskin lähes kaikista mineraaleista on pie­niä variaatioita – aivan kuten on ala­lajeja eläinmaailmassa.

Kaikki kivet muodostuvat mineraaleista, ja siksi kiviä sinällään on vaikeampi luoki­tella. Niissä olevat mineraalit kuitenkin ker­tovat paljon kiven historiasta, koska mi­neraalit syntyvät aina niille tyypillisissä olo­suhteissa ja geologisissa prosesseissa. Kivissä olevien mineraalien avulla voidaan siis sanoa varsin tarkasti miten ja millaisissa olosuhteissa kivi on syntynyt.

Tarkalleen ottaen mineraalit ovat luonnossa kiinteässä muodossa esiintyviä alku­aineita tai epäorgaanisia yhdisteitä, joilla on tietty koostumus ja yleensä säännöllinen kiderakenne. Mineraaleja ovat siis kauniit suolakiteet ja monimutkaiset silikaatit eli piipohjaiset yhdisteet.

Yllättäen myös jää on mineraali: kyseessä on hapen (jota muuten kivissäkin on paljon) ja vedyn yhdiste, joka kiinteytyessään muodostaa tarkan kiderakenteen. Arto ker­toi esimerkiksi Saturnuksen Titan-kuus­ta, missä hyvin matalassa lämpötilassa oleva jää toimii kuin kiviaines täällä Maan päällä. Monilla taivaankappaleilla on havaittu ole­van kryotulivuoria, joista magman sijaan pursuaa jotain muuta ainetta kuin sulaa ki­veä.

Arton mukaan itse asiassa sana tulivuori on hieman väärä, sillä monet tulivuoret ei­vät sylje tulta, eivätkä itse asiassa ole vuoriakaan.

Mitä vielä tulivuoriin tulee, niin kierto­käynnin viimeisessä kohteessa, Suomen kal­lioperää esittelevässä huoneessa, puhuttiin kovasti supertulivuorista. Suomessa kun ai­koinaan on ollut sellainen ja sen kraatteri näkyy geologisessa kartassa selvästi Suo­men kaakkoiskulmassa.

Arton selityksen jäl­keen kartta avautui muutenkin: Suomen alueella oli muinoin kaksi tulivuorialuetta, jotka törmäsivät toisiinsa noin 1 900 miljoo­naa vuotta sitten. Kyseessä oli mannerlaattojen törmäys, jonka tuloksena Suomen pääl­le kohosi pitkä vuoristo Svekofennidit. Se on kulunut vuosimiljoonien kuluessa hi­taasti pois ja nykyinen Suomen kallioperä on itse asiassa ollut aikoinaan jopa 20 kilo­metrin syvyydessä.

Niin sanotussa Fennoskandia-kokoelmas­sa on pääosin 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa eri puolilta Suomea kerättyjä näytteitä. Huoneen seinällä on suurikokoi­nen Fennoskandian kallioperäkartta vuodelta 1910, jonka professori Wilhelm Ramsay on itse värittänyt. Ramsay loi aikanaan käsitteen Fennoskandia, joka kattaa koko tä­män meidän kolkkamme geologisesti yh­te­näisen alueen. Yllä olevassa kuvassa tosin ihaillaan nykyaikaisempaa versiota kartasta.

Kuten aikaisemmillakin Tiedetuubin klu­bin käynneillä, kysymyksiä ja juteltavaa oli­­si riittänyt vaikka kuinka pitkään. Jo nyt jut­­tu liikkui geologivitsien ja maailmankaik­keu­den synnyn välillä sujuvasti. Kiitokset Arto Luttiselle ja Luomukselle erittäin kiin­nos­tavasta käynnistä. Kumpulan kartanossa kannattaa mennä käymään!

Maailman vanhimpia kiviä ja fossiileja etsimässä

Pe, 02/02/2018 - 18:04 By Jarmo Korteniemi
Kuva: Jarmo Korteniemi

Ovatko planeetan vanhimmat fossiilit Grönlannissa? Ja löytyvätkö vanhimmat kivet Australiasta vai Kanadasta? Kukaan ei itse asiassa tiedä, toistuvista ennätyksiä julistavia huolimatta. Avataanpa asiaa hieman, miksi on vaikeaa saada selville kuinka vanha kivi on.

Pudasjärven perukoilta löytyy kallio, jonka kivi tunnetaan Siuruan gneissinä. Mitäänsanomattoman näköinen kivi on Fennoskandian ja koko EU:n alueen vanhinta. Sen iäksi on määritetty 3,5 miljardia vuotta. Joukosta löytyy myös yksittäisiä mineraalikiteitä, joiden ikä on yli 200 miljoonaa vuotta vielä vanhempi.

Miljardien vuosien iät ovat vaikeita (mahdottomia?) hahmottaa. Aikakoneella täytyisi matkustaa yli 50 kertaa pidemmälle kuin dinosaurusten ajan loppuun, jotta pääsisi Siuruan gneissin syntymäaikoihin. Ja ne dinosauruksetkin elivät jo ihan käsittämättömän kauan aikaa sitten.

Vanhempiakin kiviä toki maailmasta löytyy. Heti EU:n naapurista, Ukrainan kilveltä, löytyy hitusen iäkkäämpää, noin 3,8 miljardin vuoden ikäistä kiviainesta. Australian ja Kanadan kallioperästä taas löytyy paikkoja, joiden mineraaleista on mitattu yli 4 miljardin ikiä. Tuollaiset lähestyvät jo planeetan syntyaikoja.

Otsikkokuvaa klikkaamalla näet muutamille maailman vanhimmille määritetyt ikähaitarit. Tummanruskea tarkoittaa itse kiviä, vaaleampi niistä löytyviä mineraaleja. Asioilla on merkittävä ero.

Yli 4 mrd vuoden ikäisiä kiviä Kanadasta: Acasta (vas.), Nuvvuagittuq (oik.).

Kukaan ei kuitenkaan pysty täysin varmasti sanomaan, mistä ne kaikkein vanhimmat kalliot nykyään tarkalleen löytyvät. Yhdelle rakenteelle määritetyt ikäarviot kun saattavat heitellä useilla sadoilla miljoonilla vuosilla.

Vanhimmat elämän jäljet - fossiilit - saattavat olla vieläkin vaikeampia löydettäviä. Niissä kun kyse on "pelkän" iänmäärityksen lisäksi myös rakenteen tulkinnasta. Kädenvääntöä käydään etenkin vanhimmista ja epämääräisimmistä kohteista.

Quebecistä Nuvvuagittuqin alueelta löytyy lähes 4,3 miljardia vuotta vanhoja muodostumia, jotka saattavat olla bakteerien tuotteita. Australian Jack Hillsiltä löytyy aivan yhtä tulkinnanvaraisia, 4,1 miljardin vuoden ikäisiä, kenties joidenkin eliöiden tuottamia kemiallisia markkereita. Kumpikin tarjoaa tilaa tulkinnalle: kenen mukaan kivettynyt piirre on eliöiden ja kenen mukaan elottoman luonnon tekele.

Vanhimmat varmat elämän merkit – Australiasta löytyneet selvät eliöiden fossiilit – ovat noin 3,5 miljardia vuotta vanhoja. Jo silloin elämä oli selvästi varsin monimuotoista. (Suomen vanhimmat fossiilit taas ovat vaivaiset 2,1–2,0 miljardia vuotta nuoria. Ne olivat bakteereita, jotka rakentelivat aikoinaan Tervolassa stromatoliitteja.)

Mediassa hehkutettuihin ikäennätyksiin kannattaa suhtautua aina skeptisen varovaisesti. Epäselvyyksissä ei kuitenkaan ole (ainakaan aina) kyse mistään huonosta työstä. Syynä ikäheittoihin on usein tutkittavien aineiden yllättävän monimutkainen käytös. Vaikka virheitä ei olisi tullut analyysissä, saattavat oletukset olla poskellaan.

Miksi iänmääritys on niin vaikeaa?

Kivet koostuvat mineraaleista, jotka ovat yleensä jonkinlaisia säännöllisiä, toistuvia kiteisiä rakenteita. Niiden koostumus riippuu lähtöaineesta eli sulan magmansopan alkuaineista ja yhdisteistä. Siihen vaikuttaa myös sopan kokeman sekoituksen määrä, valmistuslämpötila ja jäähtymisen nopeus.

Aika ajoin vanhat kivet sulavat, jolloin aineet sekoittuvat. Ne nousevat pintaan, jäähtyvät ja kiteytyvät uudelleen, yleensä erilaisiin kokonaisuuksiin kuin aiemmin. Prosessi jatkuu syklinä niin kauan kuin mannerlaatat jaksavat puskea toisiaan vasten ja sedimentit painavat vanhempia kiviä alleen.

Kivet ovat tavallaan kuin monimutkaisia ruokia tai leivonnaisia. Erona on, etteivät kivireseptit mene ikinä vikaan, vaan aina saadaan aikaan jotain siihen tilanteeseen sopivaa murkinaa. Erilaisia mineraaleja tunnetaan reippaasti yli 5000, ja lisää löytyy koko ajan.

Kiven ikämääritykset tehdään useimmiten radioaktiiviseen hajoamiseen perustuvan alkuaine- tai isotooppikoostumuksen perusteella. Ajoitusmenetelmiä on lukuisia, esim. K–Ar, 40Ar/39Ar, Rb-Sr, U–Pb, U-Th, yms vertailut. Kohdeaineiksi sopivat etenkin vanhoissa materiaaleissa zirkonit, erityisen kestävät mineraalikiteet, joissa on paljon radioaktiivista thoriumia ja uraania.

Hommassa täytyy kuitenkin olla tarkkana. Sulaminen ei läheskään aina ole ollut täydellistä, jolloin osa kiteistä säilyy muuttumattomina. Uudessa kivessä voi siis olla mukana vanhojakin kiteitä, ikään kuin karstaa "edelliseltä kierrokselta". Ja sen analysointi kertoo kyseisen kiteen eikä sen ympärille muodostuneen kiven historiasta.

Pahaksi onneksi vanhimmat kivet ovat lisäksi lähes poikkeuksetta metamorfisia. Ne ovat poimuttuneet, muokkaantuneet ja muuttuneet maankuoressa moneen kertaan, mutta eivät ole merkittävästi sulaneet. Niiden sisältämät mineraalit voivat siksi olla kinkkisiä tulkittavia.

Vaikka sulaminen olisi ollut täydellistäkin, voi lähtömagmakin saattaa olla tavalla tai toisella poikkeuksellista. Esimerkiksi isotooppisuhteet saattavat olla jo lähtökohtaisesti vinksallaan. Näin on saattanut käydä esimerkiksi Maan kaikkein vanhimmiksi määritetyille mineraaleille, 4,4 miljardin vuoden ikäisiksi tulkituille australialaisille zirkoneille. Joidenkin tutkijoiden mielestä mittaustulos ei suinkaan kerro kiteiden iästä yhtään mitään, vaan osoittaa sen sijaan magman ikää, josta zirkonit joskus myöhemmin kiteytyivät.

Täytyy siis tietää mitä mittaa. Ja kuinka.

Kaiken kukkuraksi juuri niiden kaikkein vanhimpien kohtien löytäminen kalliosta voi olla vaikeaa. Geologian perusperiaatteen mukaisesti vanhempi tavara hautautuu nuorempien alle. Tämä tarkoittaa, että mitä syvemmälle kairataan sitä vanhempiin kiviin päästään (periaatteessa) käsiksi. Lisäksi syvällä kalliossa (kuten myös pintakivissä) on aina kyse hieman tuurista: jos sattuu valitsemaan näytteensä tästä eikä tuolta vähän matkan päästä, ero saattaa olla valtava.

PS. Primitiivisistä meteoriiteista on toki löydetty jonkin verran Maatakin vanhempia mineraaleja. Tämän hetken ennätyksenhaltija taitaa olla vasta vuonna 2000 Maan kivien joukkoon pudonnut Tagish Lake -meteoriitti. Joillain sen mineraaleilla on ikää 4,56 miljardia vuotta.

Pävitys 3.2. klo 13.30: Tarkennettu muutamaa kiviä ja mineraaleja käsittelevää virkettä.

Lähteet: GTK (tiedote 2003), O'Neil & kumpp. (Science 2008), Rumble & kumpp. (G3 2013), Mojzis & kumpp. (Nature 2001), Hartmann (Phil.Trans.R.Soc. 2014), Valley & kumpp. (Nat.Geos. 2014), Bell & kumpp. (PNAS 2015), Tashiro & kumpp. (Nature 2017), Schopf & kumpp. (PNAS 2018)

Otsikkokuva: NASA / FUSE / JPL-Caltech / Lynette Cook / T. Pyle (SSC) / Simone Marchi/ Paul Harrison / Jarmo Korteniemi
Kivikuva: PedroAlexandraDe

Suorana labrasta tulee taas: uuden kauden aloittaa Petteri Vainikka

Ma, 11/06/2017 - 08:35 By Jari Mäkinen

Vuonna 2015 täällä Tiedetuubissa ja Twitterissä tilillä @suoranalabrasta pyörinyt hanke alkaa uudelleen – kiitos Tiedonjulkistamisen neuvottelukunnan tuen. Tämän uuden kauden aloittaa Turun yliopistossa (toivottavasti) vuoden sisään maisteriksi valmistuva Petteri Vainikka, eli @Bdrs_W.

Petteri on 26-vuotias kemian opiskelija, joka on kemian opintojen ohella suorittanut myös kandidaatin tutkinnon geologiasta. 

"Erikoistun laskennalliseen kemiaan ja pyrin tutkimaan laskennallisten menetelmien avulla kaikkea fotosynteesin ja syvällä maan kuoressa tapahtuvien magmaattisten prosessien välillä."

Hän oli kesät 2015 ja 2016 Glasgow'ssa, Strathclyden yliopistossa David Palmerin ryhmässä, jossa hän tutki DNA-hopeananopartikkelisysteemejä ja teoreettisia malleja liukenemisen vapaaenergian laskemiselle.

Viime kesän Petteri oli puolestaan Groningenissa, Alankomaissa, missä aiheena oli Light Harvesting Complex II:n monomeerien ja trimeerien dynamiikkaa erilaisissa kaksoislipidikerroksissa. Viikon kuluessa toivottavasti käy ilmi, mitä tämä oikein tarkoittaa, sillä "projekti on yhä käynnissä, ja sen tarkoituksena on mallintaa fotosynteesiin liittyvät energiankuljetusprosessit".

Ensi tammikuussa Petteri on puolestaan menossa Oxfordin yliopistoon, missä alkaa uusi projekti. "Sen aiheena on endohedraalisten kompleksien kvanttimekaaninen mallinnus."

"Tämän viikon ajan työskentelen pääosin Turun yliopiston kemian laitoksen ja Modenan yliopiston yhteisprojektin parissa. Mallinnan molekyylidynamiikan keinoin syväeutektisia liuottimia (eng. deep eutectic solvent), joiden avulla koitetaan luoda nontoksisia ja ympäristöystävällisiä vaihtoehtoja ionisille liuottimille, joita käytetään mm. akkuteknologiassa, aurinkokennoissa ja lääketeollisuudessa."

Petteri ei luopaa kuvia värikkäistä liuoksista tai hienoista reaktioista, koska työ on pääasiassa teoreettista, mutta ihan ilman silmäkarkkia ei hän aio meitä jättää: "Voin kuitenkin tarjota CGI-grafiikkaan pohjautuvia kuvia atomi- ja molekyylitason prosesseista, jotka ohjaavat ympärillä pyörivää maailmaamme."

Twiitit ovat luettavissa tilillä @suoranalabrasta ja tässä alla. Kaikki aikaisemmat twiittaukset ovat luettavissa Tiedetuubin Storify -sivulla.

Ihme ja kumma: Akaatti katsoo suoraan silmiin

Ma, 01/02/2017 - 10:34 By Jari Mäkinen
Akaatti

Uusi viikko ja samalla Tiedetuubin uusi vuosi alkaa akaatin katseella. 

Akaatti on varsin omalaatuinen, niin sanottu piilokiteinen kvartsimineraali. Sen kiteet ovat mikroskooppisen pieniä, ja niihin värit tarttuvat hyvin heposti, jolloin tuloksena on usein kuoria ja kerroksia, jotka ovat eri värisiä, läpikuultavia ja lasikiiltoisia.

Tyyillisin akaatin väri on maitomaisen vaalea, mutta lisäksi yleisiä ovat vihreän ja sinisen sävyt, ja toisinaan mukana on – kuten kuvassa – punertavia ja ruskeahkojakin värejä.

Akaatti on tuliperäinen kivilaji ja sen raitakuviot syntyvät rytmisen kiteytymisen myötä.

Kun emäkivi kiteytyy samanaikaisesti kivessä olevassa kuopassa tai ontelossa olevien kaasukuplien kanssa, muodostuu tähän kivessä olevaan onteloon kerroksellinen, toisinaan hyvinkin jännältä näyttävä akaatti vulkaanisen laavan piitä sisältävien happojen kyllästämien vesitippojen jäähtyessä.

Akaatti siis kasvaa ontelon seinämistä sisäänpäin, jolloin sen ulko-osat saattavat olla rumia ja rapautuneita, mutta sisältä ne ovat kauniita ja sileitä.

Sisustaan saattaa muodostua myös kiteitä, kuten esimerkiksi ametistia ja savukvartsia. 

Nimensä akaatti on saanut Sisiliassa olevasta Achates-joesta, mistä antiikin aikaan tuotiin koristeiksi runsaasti mineraaleja.

Akaattia löydetään ympäri maailman, lähimmillään Euroopassa muun muassa Saksassa ja Tšekissä.

Myös Suomessa on merkittävä akaattipesä: Huittisten Karhiniemessä esiintyy syntyperältään maailmassa harvinaisia akaatteja, jotka ovat syntyneet noin 560 miljoonaa vuotta sitten törmänneen meteorin iskun sulattaessa alleen osuneita kiviä. Huittisten ja Kokemäen seudun erikoiset laavamaiset, akaattipitoiset lohkareet löydettiin 1960-luvun lopulla.

Lue lisää akaatista täältä Mindat.org -sivustolta.