metalli

Vain harvoja avaruuskiviä on päästy hipelöimään riittävän pian putoamisen jälkeen. Aiemmassa jaksossa esitellyt 1,5-kiloinen Haverön ja 12-kiloinen Peekskillin meteoriitti noukittiin maasta lähes heti, ja kumpainenkin tuntui löytäjänsä mukaan kädessä "lämpimältä".

Lentonsa aikana avaruuskiven pinta kuumenee sulamispisteen yli. Tarkkaan ottaen kuumuutta ei aiheuta "kitka", vaikka niin usein sanotaankin. Vauhdilla putoavan murikan eteen pakkaantuu ilmaa, jonka lämpötila nousee tuhansiin asteisiin. Kaasu – tai oikeammin plasma – lämmittää ja sulattaa syöksyvän kiven pintaa.

Kiven pintakerros alkaa kuitenkin samalla kuoriutua pois, poistaen lämpöä tehokkaasti. Vauhti myös hidastuu ilmanvastuksen vuoksi ja näin kuumeneminenkin hellittää. Aivan loppumatkasta viima jopa viilentää.

Koska ilmalennon kesto on pisimmilläänkin vain minuutteja, kuumuus ei pääse tunkeutumaan syvälle meteoriittiin. Avaruudesta tulevan kiven sisäosat ovat reippaasti pakkasen puolella.

Mitään täysin varmaa ja yleistä on lämpötilasta vaikea sanoa, sillä eri suuntiin vaikuttavia muuttujia on paljon. Maahantömähdyslämpötila riippuu aina tapauksesta. Etenkin kiven koko on oleellinen: mitä suurempi murikka on, sitä enemmän siihen saa upottaa energiaa, jotta lämpötila nousee merkittävästi.

Tulikuumia meteoriitit eivät maahan pudotessaan tiettävästi voi olla.

Miltä meteoriitti näyttää?

Meteoriitit ovat kiteisiä ja pinnaltaan kuoppaisia sekä sulaneita. Usein nuo ominaisuudet kuitenkin käsitetään aivan väärin.

Meteoriitin tummanpuhuva kuori on syntynyt sulamisen tuloksena, mutta ei sitä aina sellaiseksi erota. Pinta ei ole hiiltynyttä tai tahraavaa, eikä aina edes lasittunutta ja pikimustaa. Riippuu aineesta, millaiseksi se muuttuu sulaessaan.

Ilmalennon sulattamalla meteoriitin pinnalla on joskus selviä painaumia. Kohdista on ehkä irronnut jotain heikompaa ainesta, kestävämmän jäädessä harjanteiksi. Kiveen ei kuitenkaan kaivaudu aukkoja tai poraudu reikiä. Muotoa voi hyvin verrata muovailuvahaklönttiin, johon törkitään sormella kevyitä painalluksia. Kivessä on pehmeäpiirteisiä kuoppia.

Avaruudesta tuleva kivi hajoaa ilmalennon aikana usein palasiksi. Joissain maahan tömähtävissä paloissa ei siis välttämättä ole edes merkkiäkään sulamiskuoresta. Silloin tunnistus vaatii kiven rakenteeseen tutustumista.

Maassa lojuessaan meteoriitit rapautuvat ja muokkaantuvat kuten muutkin kivet. Riittävän pitkän ajan jälkeen sulamiskuori häviää ja metalli ruostuu.

Avaruudellista kiveä voi siis olla hyvinkin vaikea erottaa kotoperäisistä murikoista. Tunnistuskeinoja käsitellään enemmän juttusarjan tulevassa jaksossa.

Koolla on väliä

Yksi syvimpään iskostunut uskomus on, että meteoriitti synnyttää aina kraatterin. Vastaavasti luullaan, että kraattereista löytyy aina meteoriitteja. Onhan kummassakin kyse avaruudesta tulevasta kivestä.

Nyrkkisääntö kuitenkin on, että meteoriitti säilyy sitä varmemmin, mitä pienempi se on. (Sikäli mikäli se siis alunperinkään selviää ensimmäisestä koettelemuksestaan, eli ilmalennosta.)

Ilmakehä jarruttaa pieniä meteoriitteja. Ne hidastuvat samaan vauhtiin kuin mihin vaikkapa lentokoneesta tiputettu kivi ehtisi kiihtyä. Tämä rajanopeus on meteoriitin tiheydestä ja muodosta riippuen useimmiten luokkaa kymmeniä tai satoja kilometrejä tunnissa. Vauhdilla tippuva kivi voi toki upota pehmeään maahan jopa kymmeniä senttejä, pölläyttää hieman hiekkaa ympärilleen ja synnyttää näkyvän kuopan. Joskus meteoriitti onnistuu lävistämään ohuita esteitäkin, kuten kattoja tai järven jäitä. Vauhdista huolimatta se kuitenkin vain pysähtyy.

Kraatteri taas ei ole vain kuoppa.

Kraatterit ovat paljon suurempien järkäleiden aikaansaamia. Sellaiset eivät juurikaan hidastu ilmakehässä, vaan törmäävät maahan jopa kymmenien kilometrien sekuntinopeudella. Liike-energia siirtyy törmäyksessä shokkiaalloksi, avaten maahan 10–20 kertaa törmääjää suuremman kraatterin.

Tapahtuma muistuttaa käytännössä vastaavankokoista ydinräjähdystä (tosin ilman radioaktiivista ongelmaa). Itse törmääjä kokee sen kaiken, hajoaa ja usein jopa höyrystyy. Siksi isoimmista kraattereista meteoriitteja ei löydy. Törmääjä on hajonnut niin, että sen jäänteitä saa etsiä elektronimikroskoopin kanssa – eikä kyse silloin oikeastaan ole enää mistään "meteoriitista" vaan kohdekiveen sekoittuneesta meteoriittisesta materiaalista. Esimerkiksi jäänteet dinosauruksetkin tappaneen jättimäisen Chicxulubin törmäyksen törmääjästä ovat levinneet heitteleen mukana ympäri maailman.

Kaikkein pienimpien kraatterien läheisyydestä meteoriitteja saattaa kuitenkin löytää. Meteor Craterin ympäriltä Arizonasta on löydetty Canyon Diablo -nimellä kulkevia meteoriitteja huikeat 30 tonnia ja pikkuruisen Carancasin kraatterinkin törmääjää on löydetty 350 gramman verran. Kraatterikentiltä, kuten Sikhote-Alin Venäjällä tai Kaali Saarenmaalla, löytyy meteoriitteja lähes poikkeuksetta. Niissä kappale on hajonnut osiin juuri ennen törmäystä.

Päivitys 20.6.2016 klo 09.00: Lisätty kappale meteoriittimyyteistä.

Juttusarja jatkuu jälleen muutaman päivän päästä! Seuraavassa jaksossa esitellään eräitä kaikkein suurimmista tähän mennessä löydetyistä meteoriiteista.

Otsikkokuva: Mickaël Fonjallaz / Flickr / Jarmo Korteniemi
Liekkikuva: Petr Čížek / Flickr
Meteoriittikuva: Jon Taylor / Flickr
Räjähdyskuva:  _Gavroche_ / Flickr

<h3>Talous hyötyy, luonto kiittää</h3>

Monimutkaisten kierrätyslaitosten suunnittelu ja toteuttaminen vaatii siis runsaasti fysiikan ja kemian osaamista – ja paljon rahaa. Kierrättäminen on silti kannattavaa, sillä ”urbaanit kaivokset”, eli jo käytössä olevat metallivarat kasvavat koko ajan. Raportin mukaan niiden suuruus vaihtelee kehittyneissä maissa kymmenestä viiteentoista tonniin asukasta kohden ja koko maailman volyymin on ennustettu jopa kymmenkertaistuvan vuoteen 2050 mennessä. Kierrättämällä materiaali saadaan yleensä käyttöön edullisemmin kuin louhimalla maaperästä ja myös energiaa ja vettä kuluu huomattavasti vähemmän.

Raportti korostaa, että monen metallin kohdalla on jo saavutettu hyviä tuloksia: esimerkiksi ruostumattoman teräksen, nikkelin, kuparin, sinkin ja tinan kierrätysprosentit ovat parantuneet merkittävästi. Haasteellisempaa on etenkin harvinaisten maametallien talteen saaminen. Ne ovat määrällisesti pieni mutta toiminnallisesti välttämätön osa kulutuselektroniikassa; lisäksi niiden kysyntä kasvaa tulevaisuudessa aurinkopaneelien, tuulivoimaloiden ja sähköautojen yleistymisen myötä.

<img src="http://www.aalto.fi/fi/current/news/metallinkierratys_raportti_kemia.jpg" align="right" width="300"><h3>Suomi kärsii koostaan</h3>

Ekologisuus on muodikasta ja kierrätys kiinnostaa: Heiskasen ja hänen tutkijatoveriensa raporttikin on ladattu UNEP:n sivuilta yli 64 000 kertaa. Tärkein materiaalien uusiokäyttöä vauhdittava tekijä on kuitenkin raha. Raportti korostaa, että kierrätyskin on ennen kaikkea taloudellista toimintaa, jolle politiikan on taattava riittävät toimintaedellytykset.

Suomi on kansainvälisessä vertailussa ahkera kierrättäjä, mutta parantamisen varaa on vielä runsaasti. Heiskasen mukaan suurin ongelma on väestön koko ja hajanaisuus. "Tiheästi asutussa Keski-Euroopassa on helppo saada tarpeeksi romua toiminnan kannattamiseen. Suomessa tämä onnistuu vain Helsinki-Turku-Tampere -akselilla. Esimerkiksi myydyistä kännyköistä vain kymmenen prosenttia tulee kierrätykseen. Sinne ne jäävät piirongin laatikoihin, itse kullakin."

Miten metallia kierrätetään?

Hyödyntämiskelpoisten metallien kierrätyksellä säästetään uusiutumattomia luonnonvaroja ja vältetään kaivos- ja rikastamotoiminnasta aiheutuvia ympäristöhaittoja. Kierrätys säästää energiaa täysin uuden raaka-aineen käyttöön verrattuna teräs- ja tinapeltipakkausten valmistuksessa 75 % ja alumiinipakkauksissa 95 %. Jokaisessa metallipakkauksessa on yli neljännes kierrätettyä materiaalia. Terästeollisuus käyttää suuret määrät rautaromua raaka-aineena.

Metallit ovat eräitä helpoimmin lajiteltavia ja uudelleenkäytettäviä materiaaleja.

Sähkölaitteet, kuten energian­säästö­lamput, jää­kaapit, televisiot, tietokoneet ja pyykin­pesu­koneet voi Suomessa kierrättää maksutta. Vastuu kierrätyksestä on valmistajilla ja maahantuojilla, jotka perivät kierrätysmaksun uusien laitteiden hinnoissa. Kierrätyspisteinä toimivat muun muassa kunnalliset jäteasemat ja useat kodinkoneliikkeet. Näitä ei saa viedä pienmetallin keräyspisteisiin!

Eri keräyspisteissä, muun muassa kierrätyskeskuksissa olevat metallinkeräysastiat on tarkoitettu kotitalouksista syntyvälle pienmetallille. Myös kattilat ja pienkokoiset autojen ja koneiden osat sekä tyhjät maalitölkit ovat pienmetallia. Suurikokoisen metalliromun voi viedä romuliikkeeseen, jäteasemalle ta kaatopaikalle metallinkeräykseen. Ongelmajätteet, kuten akut, vajaat aerosolitölkit ja vielä märkää maalia sisältävät maalipurkit, tulee vielä ongelmajätteiden puolelle.

Myös useat metallikierrätystä tekevät yhtiöt, kuten esim. Kuusakoski Oy ottavat metalleja sisältävää romua vastaan.

Tässä jutussa on käytetty pohjamateriaalina Aalto-yliopiston tiedotetta Urbaaneissa kaivoksissa piilee rikkauksia. UNEPille tehdyn raportin Metal Recycling: Opportunities, Limits, Infrastructure kaikki tekijät ovat Markus Reuter, Christian Hudson, Antoinette van Schaik, Kari Heiskanen, Christina Meskers ja Christian Hegelüken.