Jääkato näkyy painovoimassa

Maapallon painovoimakenttää mittaava GOCE toimi avaruudessa yli tuplasti sen mitä suunniteltiin: se teki tarkkoja mittauksiaan neljän vuoden ajan marraskuuhun 2013 saakka.

Vaikka sitä ei suunniteltu mittaamaan painovoimakentässä ajan myötä tapahtuvia muutoksia, tämä suunniteltua pitempi toiminta-aika teki tämänkin mahdollisesti. Tietojen avulla on nyt pystytty havaitsemaan miten läntisen Etelämantereen jääpeitteen hiipuminen on jättänyt jälkensä alueen painovoimakenttään.

Suurten jäämassojen aiheuttama vetovoima on selvästi havaittavissa painovoiman paikallisessa suuruudessa. Lisäksi esimerkiksi maapallon oma pyörimisliike, vuorijonot ja merten syvänteet näkyvät painovoimakartassa selvästi.

Uusien tulosten ansiosta maapallon painovoimakentästä on pystytty tekemään aiempaa parempi malli, mikä auttaa puolestaan hahmottamaan paremmin koko maapallon mittakaavassa niin Maan uumenissa olevaa kuorikerroksen ja vaipan välistä aluetta kuin yläilmakehän tiheyden muutoksia.

Jää vaikuttaa vetovoimaan

Saksan geodeettisen laitoksen, hollantilaisen Delftin teknillisen yliopiston, yhdysvaltalaisen Jet Propulsion Laboratoryn ja Saksassa olevan Münchenin teknillisen yliopiston tutkijoista koostunut ryhmä on käynyt läpi GOCEn Etelämantereesta marraskuun 2009 ja kesäkuun 2012 välisellä ajalla tekemiä tarkkoja mittauksia.

He huomasivat, että läntisen Etelämantereen jääpeitteen katoaminen vuosien 2009 ja 2012 välillä sai aikaan pudotuksen painovoiman suuruudessa.

Painovoimamittausten käyttäminen jäämassan muutosten arvioinnissa ei ole mitenkään uusi asia, sillä esimerkiksi Nasan ja saksalaisten yhteistyönä tekemä Grace tekee sitä ja sen on tarkoitus kartoittaa muutoksia vuosikymmenen ajan.

Gracen mittaustarkkuus on kuitenkin paljon huonompi kuin GOCEn, joten näistä tiedoista ei saada esiin yhtä tarkkoja yksityiskohtia ja siten GOCEn lyhemmän ajan aikana tekemät havainnot ovat erittäin kiinnostavia.

Tutkimuksen helpottamiseksi Antarktiksen jääpeite on jaettu valuma-alueisiin, jotta niiden muutoksia ja sulamista meriin voidaan paremmin seurata ja verrata eri alueiden kesken.

Kun tutkijat yhdistivät GOCEn tarkkuusmittauksia näistä valuma-aluista Gracen vähemmän tarkkoihin pitkäaikaismittauksiin, päästiin käsiksi varsin pieniinkin muutoksiin. Nämä kertovat paljon Etelämantereen valuma-alueiden dynamiikasta.

Erityisen kiinnostaviksi tulokset tulivat, kun niitä yhdistettiin ESAn CryoSat -satelliitin tekemiin mittauksiin jääpeitteen paksuudesta – tai tarkkaan sanottuna jääpeitteen pinnan korkeudesta, joka CryoSat mittaa tarkalla tutkakorkeusmittarillaan.

CryoSatin keräämät mittaukset näyttävät, että vuoden 2009 jälkeen läntisen Etelämantereen jääkato on kiihtynyt joka vuosi kolminkertaisesti. Vuosien 2011 ja 2014 välillä koko Etelämantereen jääpeitteestä on huvennut 125 kuutiokilometriä.

”Laajennamme parhaillaan GOCEn havaintojen käsittelyä kattamaan koko Etelämantereen aluetta”, kertoo Johannes Bouman Saksan geodeettisesta instituutista.

”Kun yhdistämme näitä tietoja CryoSatin mittausten kanssa, saamme paljon nykyistä tarkemman kuvan siitä mitä todella jäämassalle on tapahtumassa.”

Saturnuksen kuun synty ja tuho

Saturnukselle syntyi vastikään uusi kuu. Se tosin havaittiin vasta kun kuu oli hajonnut kahdeksi kappaleeksi.

Löytö julkaistiin tiedelehti Icaruksessa.

Artikkelin pääkirjoittaja Carl Murray hämmästelee löydöstä: "Emme ole ikinä nähneet mitään tämän kaltaista. Voi olla, että katselemme [kuun] syntymää; sitä, kun kappale on juuri siirtymässä pois renkaista ja aloittamassa elämäänsä oikeana kuuna, muiden joukossa."

Epävirallisesti Peggyksi nimetty pieni kappale on vain alle kilometrinen. Se kiertää Saturnusta noin 137 000 kilometrin etäisyydellä. Kuusta ei ole vielä saatu suoria kuvia, mutta sen vaikutus voitiin havaita selvästi.

Päivälleen vuosi sitten Saturnusta kiertävä Cassini-luotain nappasi rutiininomaisen kuvan planeetan komeista renkaista. Aivan niiden reunalta paljastui yllättäen outo ja kirkas tihentymä. Tutkijat innostuivat havainnosta ja laskivat oudon ilmestyksen rataa taaksepäin selvittääkseen mistä se oli peräisin. Kun ennustetta verrattiin aiemmin otettuihin kuviin, sama piirre voitiin havaita - vaivoin - aina vuodesta 2005 lähtien. Se oli tosin ollut huomattavasti himmeämpi, eikä siksi ollut herättänyt kenenkään huomiota.

Taiteilijan näkemys Saturnuksen renkaiden olemuksesta. Renkaat ovat vain satoja metrejä paksut, ja koostuvat erikokoisista jääpalasista.

Vuonna 2013 mäjähti

Ratkaisu löytyy kuun liikkeistä. Se etääntyi koko ajan Saturnuksesta, ja aiheutti kulkiessaan pienoisia häiriöitä renkaiden rakenteessa. Tammikuussa 2013 lähes huomaamaton piirre muuttui kirkkaaksi, kymmenisen kilometriä leveäksi ja 1200 kilometriä pitkäksi pitkulaiseksi läiskäksi. Paras selitys on, että kuu hajosi kahteen osaan.

Hieman eri ratoja kulkeneet palaset kyntivät aikansa rengasta vierekkäin, aiheuttaen siinä kirkkaan tihentymän.

Tämän jälkeen piirre vaipui lähes olemattomiin. Ainakin toinen palasista hajosi joko kokonaan, tai, todennäköisemmin, pääsi lopullisesti pois renkaista.

Peggyn hajoamisen syytä voi vain arvailla. Todennäköisesti se osui johonkin tavallista suurempaan järkäleeseen. Saturnuksen renkaista löytyy kaikenkokoista tavaraa, aina murusista pikkukuihin.

Cassini sukeltaa lähemmäs renkaiden reunaa vuoden 2016 lopulla. Jos Peggystä on mitään jäljellä, se saadaan toivottavasti tuolloin kuvattua.

Nyt nähty rakentumisen ja tuhoutumisen dynamiikka raottaa ovea muidenkin kuiden kehitykselle. Myös ne ovat nimittäin syntyneet rengaskiekossa, törmäillen pienempiin ja isompiin jääpalasiin, ja kasvattaen samalla hitaasti kokoaan. Tulevaisuudessa ei Saturnuksen ympärille kuitenkaan voi enää syntyä uusia isoja kuita. Materiaali kun alkaa tutkijoiden mukaan olla hyvin vähissä.

"Peggy" on yksi Saturnuksen ympäriltä löydetyistä noin 150 pikkukuusta, joista suurin osa kiertää renkaiden lomassa. Lisäksi planeetalla on noin 60 suurempaa kuuta. Niistä isoin, Titan, on läpimitaltaan yli 5 000 kilometriä.

Eurooppalais-yhdysvaltalainen Cassini-luotain on tutkinut Saturnusta ja sen ympäristöä kymmenen vuotta. Luotain laukaistiin avaruuteen vuonna 1997.

Chariklo matkii Saturnusta tuplarenkaillaan

Pienen asteroidimaisen kappaleen ympäriltä on havaittu renkaat – eikä vain yhdet, vaan kahdet. Näin kertoo tänään tiedelehti Naturessa julkaistu tutkimus. Hämmästyttävä löytö on saanut tutkijat ymmälleen.

Renkaat kiertävät kaukaista pienkappaletta nimeltä "10199 Chariklo". Se kiertää Aurinkoa Uranuksen radan tienoilla ja on halkaisijaltaan vaivaiset 258 kilometriä. Chariklo mahtuisi sopivasti vaikkapa Jyväskylän ja Helsingin välille.

Juuri emokappaleen "pienuus" tekee löydöstä oudon. Kaikki muut renkaalliset taivaankappaleet kun ovat reippaasti maapalloa suurempia.

Renkaat on alustavasti nimetty "Oiapoqueksi" ja "Chuíksi", kahden brasilialaisen joen mukaan. Oiapoque on 7 km leveä ja kiertää Charikloa 391 km etäisyydellä. Chuí on puolet kapeampi, vain 3 km levyinen, ja kiertää emoaan 405 km etäisyydellä. Renkaiden välissä on 8 km rako.

Tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, brasilialainen Felipe Braga-Ribas, on yhä hämmästyksen vallassa: "Emme etsineet renkaita, emmekä edes ajatelleet, että Chariklon kaltaisilla pikkuisilla voisi niitä edes olla. Löytö, ja kaikki ne tarkat tiedot jota sen kautta saimme systeemistä, tulivat täytenä yllätyksenä!"

Havainto ohi hetkessä

Tutkijat havaitsivat renkaat 3.6.2013, kun Chariklo kulki aivan täsmälleen tähden UCAC4 248-108672 editse. Tällaiset tähdenpeitot, eli okkultaatiot, voivat kertoa paljon kappaleen ympäristöstä ja niiden avulla voidaan esimerkiksi määritää kappaleen kokoa.

Tähden kirkkaus himmeni odotetusti juuri oikealla hetkellä. Kuitenkin näin kävi myös sekä juuri ennen okkultaatiota että sen jälkeen. Tämä hätkäytti ja antoi vinkin siitä, että Chariklolla oli salaisuus.

Sen selvittämiseen tarvittiin seitsemän eri teleskoopin hieman eri kulmasta tekemien havaintojen yhdistämistä. Koko havaintoaineiston saamiseen kului vain 20 sekuntia, mutta tulkintaan meni kuukausia. Tutkijat saivat lopulta selville paitsi Chariklon itsensä yksityiskohtia ja renkaiden olemassaolon, myös renkaiden muodon, leveyden ja asennon.

Alkuperäinen tähdenpeitto näkyi Etelä-Amerikan yötaivaalla ja löytö tehtiin Euroopan eteläisellä observatoriolla Chilessä. Löytö tehtiin runsaan 2 miljardin kilometrin etäisyydeltä.

"Seitsemän ja kolme kilometriä leveät renkaat, välissä kahdeksan kilometrin aukko", kuvailee Martin Dominik St Andrewsin yliopistolta tarkkuutta, joka vaadittiin löytöön. "Sellaisten erottaminen oli mahdollista ainoastaan ottamalla La Sillan teleskoopillamme kymmenen kuvaa sekunnissa. Käytimme nopeaa kameraa, jotta saisimme minimoitua ilmakehässä näkyvän pyörteilyn."

Kamerasysteemiä käytetään pääasiassa pienten eksoplaneettojen etsimiseen mikrolinssi-ilmiön avulla. Mutta se on ilmeisen hyödyllinen myös muissa projekteissa.

Renkaiden asennon selvittyä asia voitiin jopa tarkistaa vanhoista havainnoista. Vuosien 1997 ja 2008 välillä Chariklon oli nimittäin huomattu oudosti himmentyneen, ja taas kirkastuneen vuonna 2013. Renkaat selittivät tämän: Laskujen mukaan niiden reuna osoitti Maata kohti juuri vuonna 2008, ja taso on jälleen alkanut kääntyä meihin päin.

Renkaissa on aimo määrä jäätä. Havainnoista löydettiin vedelle ominaisia spektriviivoja. Ne olivat kadonneet vuonna 2008, ja tulivat jälleen näkyviin 2013. On siis ilmeistä, että viivat tulevat juuri renkaista.

Itse Chariklo on suurin tunnettu "kentauri". Kentaurit on yleisnimitys pienkappaleille, jotka kiertävät jättiläisplaneettojen tienoilla, 5 - 30 kertaa niin kaukana Auringosta kuin Maa. Ne ovat asteroidimaisia, mutta niiden koostumuksen oletetaan olevan pääasiassa jäätä. Niiltä siis löytyy monia komeetoillekin tyypillisiä piirteitä. Chariklon pinnalla oletetaan esiintyvän mm. toliineita ja hiiltä.

Mistä ihmeestä renkaat ovat peräisin?

Tutkijat kuvaavat löytöä sensaatiomaiseksi. Ja sitä se onkin, koska renkaat ovat erittäin harvinainen piirre Aurinkokunnassa. Useista miljoonista kappaleista sellaiset on löydetty ainoastaan neljältä jättiläisplaneetalta, ennen kuin sellaiset äkättiin nyt Chariklolta, joka on hieman eri luokkaa. Sen halkaisija on pyöreästi vaivaiset 1/300 Jupiterista, Neptunuksestakin hieman yli sadasosa.

Löytö tavallaan sekoittaa tunnettua – tai oletettua – fysiikkaa. Tutkijoille on selittämätöntä, kuinka näin pienellä kappaleella voi olla renkaat. Ainakaan niiden ei pitäisi kestää pitkään. Se riippuu siitä kuinka renkaat ovat muodostuneet.

Mahdollisuuksia on monia. Todennäköisimpiä ovat törmäykset, painovoima sekä komeetat.

Kenties Charikloa kiersi pieni kuu, joka hajosi syystä tai toisesta. Ehkä toinen kappale osui siihen, tai ehkä Charikloon osui jotain ja siitä noussut heittele hajoitti kuun. Tai sitten Chariklolla olikin kaksi kuuta, jotka törmäsivät toisiinsa. Ehkä kuu oli pieni ja hauras ja hajosi pyöriessään. Voi olla, että kuun hajoitti emokappaleen painovoima sen tullessa liian lähelle. Tai sitten renkaiden materia on peräisin läheltä kulkeneesta komeetasta. Tai Chariklon itsensä pinnalta. Tai jostain aivan muualta. Ehkä kyse on jostain vielä tuntemattomasta, mutta hyvinkin yleisestä ilmiöstä, ja tämä on vain alkusoittoa asteroidien rengaslöydöille. Tai, ehkäpä renkaat ovat hyvin harvinaisia ja tutkijoille sattui vain hirvittävän hyvä tuuri.

"Tämä on yksi niistä hetkistä jolloin tiedemiehenä olemista rakastaa", Dominik summaa tuntemuksiaan. "Käytät 20 sekuntia teleskooppiaikaa, ja löydät jotain sellaista mitä kukaan ei odottanut! Usein juuri sitä oikeaa 20 sekunnin pätkää joutuu vain odottamaan turhan kauan."

Tutkimus on nimeltään A ring system detected around the Centaur (10199) Chariklo, kirjoittajina F. Braga-Ribas ja kumpp. Se julkaistiin Naturen nettiartikkelina DOI-numerolla 10.1038/nature13155.

Chariklon koko verrattuna

Chariklon koko verrattuna Plutoon ja omaan Kuuhumme.

 

 

Kääpiöplaneetta Cerekseltä löydetty vettä

Kuva: Riley Kaminer

Kääpiöplaneetta Cereksen pinnalta on löydetty vettä. Suurimmaksi osaksi se on jäätyneenä pinnalle. Tietyillä alueilla se kuitenkin sulaa ja höyrystyy (tai sublimoituu) avaruuteen suihkuten.

Suihkut syntyvät Auringon lämmön vaikutuksesta. Ceres toimii siis hieman kuin jättimäinen komeetta.

Mullistava löytö julkaistiin tänään torstaina tiedelehti Naturessa. Itse havainto tehtiin Euroopan avaruusjärjestön Herschel-avaruusteleskoopilla jokin aika sitten. Laite lakkasi toimimasta keväällä 2013.

Aiemmin veden olemassaoloa Cereksellä on osattu epäillä. Nyt tehty löydös varmistaa asian.

Ceres on asteroidivyöhykkeen suurin kappale. Sen halkaisija on noin 950 km. Se luokitellaan nykyisin kääpiöplaneetaksi.

Höyrysuihkuja pinnalta

Kenties jännittävintä löydössä on, että vettä löytyy kaasuna Cereksen ympäriltä. Vesihöyry tarkoittaa kenties kaasukehää. Tai ainakin jotain sinne päin.

Tutkijat olettavat, että Cereksen pinnalla tapahtuu ajoittaisista vesihöyryn purkauksia. Sellaisia voi syntyä, jos jäinen pinta lämpiää epätasaisesti. Vesihöyryä ei nimittäin nähty joka kerralla kun Herschel suunnattiin kohti Cerestä. Kääpiöplaneetan oma pyöriminen tuntui peittävän vesihöyryalueet.

Purkausten alkuläheiksi tunnistettiin kaksi oudon tummaa pyöreähköä aluetta Cereksen pinnalla. Toisaalta purkaukset alueilla loppuivat, kun Ceres siirtyi kauemmas Auringosta.

Tarkimpia Maasta otettuja kuvia Ceresin pinnasta. Nuolet osoittavat kahta tummaa aluetta, joilla vesipurkaukset tapahtuivat.

Ceres näyttää siis toimivan hieman kuin jättiläismäinen komeetta. Löytö voikin hyvin hämärtää rajaa asteroidien ja komeettojen välillä. Tutkijat ovat viime aikoina löytäneet asteroidivyöhykkeeltä ja muualta aurinkokunnasta useita kappaleita, jotka vaikuttavat pyöreähköille radoille kiertämään jääneiltä komeettaytimiltä.

NASAn luotain Dawn on parhaillaan matkalla kohti Ceresiä. Se saapuu perille keväällä 2015. Se tulee varmasti kartoittamaan tunnistetut oudot alueet ja Ceresin aktiivisuuden tarkasti. Dawn tulee kiertämään kääpiöplaneettaa ehkä vuoden ajan.

Veden löytyminen sinänsä ei ole mitenkään outoa. Teoreettisten mallien perusteella Ceresillä on uumoiltu olean paksu jääkuori, joka peittää kivistä ydintä. Sulatettuna jääkuoren vesimäärä voisi olla jopa 200 miljoonaa kuutiokilometriä. Se tarkoittaa nelinkertaisesti kaikkea Maan makeaa vettä - mukaanlukien kaikki jäätiköt, järvet, joet, pohjavedet ja ilmakehän vesihöyry.

Vettä on löydetty lähes kaikilta tarpeeksi tarkkaan tutkituilta aurinkokunnan kiinteäkuorisilta kappaleilta. Pääosin kiinteässä muodossa, jäänä. Erityisen yleistä se on kappaleilla, jotka sijaitsevat kauempana auringosta kuin Maa. Ceres on yksi näistä.

Ceres on nyt viides aurinkokunnan suurempi kappale, jonka pinnalta on suoraan havaittu veteen liittyviä merkittäviä geologisia prosesseja. Muut ovat Maa, Mars, Jupiterin kuu Europa ja Saturnuksen kuu Enceladus. Myös lukemattomilla komeetoilla tapahtuu vesiprosesseja.

Ceres on viidestä virallisesti kääpiöplaneetta-statuksen saaneesta Aurinkokunnan kappaleesta lähinnä Aurinkoa. Ceresin rata on hieman elliptinen. Sen etäisyys Auringosta vaihtelee lähes 63 miljoonalla kilometrillä. Keskietäisyys on 414 miljoonaa kilometriä, eli 2,8 kertaa suurempi kuin Maan.

Ceresin oletettu rakenne. Kuva: NASA / ESA / A. Feild (STScI)

Jäämeren jäällä elohopeaa

Railoja merijäässä. Kuva: USGS

Pohjoisen jäämeren jään pinnalta on havaittu yllättävän korkeita elohopeapitoisuuksia. Ilmiön syyksi on paljastunut jään lisääntynyt rakoilu, joka vetää elohopeaa ilmasta jäälle.

Elohopean on jo pitkään tiedetty joutuvan aivan jään pinnan tuntumassa monimutkaisiin kemiallisiin reaktioihin, joiden päätteeksi sitä tippuu kiinteänä alas. Normaalisti prosessi kuitenkin tyrehtyy varsin nopeasti. Elohopea loppuu alimmasta ilmamassasta.

Tutkimusta johtaneen Chris Mooren mukaan nyt on kuitenkin toisin. Uutta elohopeaa tulee koko ajan tilalle. Homma siis jatkuu niin kauan kuin avovettä on näkyvissä.

-- Emme olisi ikinä uskoneet löytävämme tällaista railoihin liittyvää prosessia, Moore päivittelee.
-- Sekoittuminen on niin voimakasta, että se vetää elohopeaa ylemmistä ilmakerroksista lähelle jään pinnan aktiivista aluetta.

Jään halkeillessa railoista paljastuu vettä. Kymmeniä asteita arktista ilmaa lämpimämpänä se höyryää voimakkaasti, ja pyörteilevät pilvet nousevat jopa satojen metrien korkeuteen. Juuri tämä ilman voimakas sekoittuminen pumppaa elohopeaa ylemmistä kerroksista kohti pintaa.

Aiemmin näin ei ollut. Halkeilu on lisääntynyt napajäätikön ohennuttua tuntuvasti. Viimeisen vuosikymmenen aikana uusi vuoden kestävä merijää on vallannut alaa monivuotiselta jääpeitteeltä. Se on suolaisempaa, ohuempaa ja helpommin halkeilevaa kuin aiemmin.

Elohopea kulkeutuu kaasumaisena arktiselle alueelle pitkiä matkoja eteläisemmiltä leveysasteilta.

Aine rikastuu eritoten vesistöissä ravintoketjua myöten. Jäämeren ohuelle jäälle kertyvä elohopea joutuu jääpeitteen sulaessa veteen. Sieltä se kulkeutuu planktonin, pikkukalojen ja petokalojen kautta niitä syöviin lintuihin ja nisäkkäisiin. Myös ihmisiin.

Tutkimuksessa on keskitytty Alaskan pohjoispuoliseen alueeseen, mutta tulokset voidaan yleistää koko Pohjoiselle jäämerelle. Lisätietoa tutkimuksesta voi lukea projektin omilta sivuilta.

Paha ympäristömyrkky

Huoneenlämmössä elohopea on neste, mutta höyrystyy helposti. Siksipä elohopeaa sisältävän lampun särkyessä kannattaakin heti juosta avaamaan ikkuna ja siirtyä muualle tuulettumisen ajaksi. Aine nimittäin vahingoittaa keuhkoja ja munuaisia, ja pidemmän ajan kuluessa aivoja ja keskushermostoa. Merkittävästä altistumisesta on seurauksena joko invaliditeetti tai kuolema.

Elohopea on monin eri tavoin vaikuttava ja erittäin myrkyllinen aine ihmisille ja ympäristölle. Arktisen alueen nisäkkäiden elohopeapitoisuuden arvioidaan jopa kymmenkertaistuneen viimeisen 200 vuoden aikana. Syynä on sekä ilman että merivirtojen kautta alueelle kaukokulkeutunut elohopea. Myös alkuperäiskansojen altistuminen elohopealle on lisääntynyt vastaavasti.

Suomessakin on koettu elohopean haittoja. Suurin altistuksemme tulee kalasta. Kotimaisiin petokaloihin kertyy yhä sen verran elohopeaa, ettei aivan suurimpia kannata syödä kovin montaa kertaa kuukaudessa. Normaalikokoiset kalat, mukaanlukien parjattu silakka, ovat kuitenkin hyviä ja turvallisia popsittavia.

Pahin esimerkki elohopean vaikutuksista saatiin 1950-luvun lopulla Japanissa ns. Minamatan taudista. Yli sata kuoli kaloista saatuun elohopeaan, ja kymmenkertainen määrä invalidisoitui. Kalat oli pyydetty merialueelta, jolle paikallinen kemiantehdas oli laskenut elohopeajätteitään seitsemän vuoden ajan.

Varoituskyltti. Kuva: Redjar

Hyötykäyttöä ja päästölähteitä

Elohopeaa kulkeutuu ilmakehään monesta paikasta. Pyöreästi puolet on peräisin luonnollisista lähteistä, kuten tulivuorista, mineraalien rapautumisesta sekä merivedestä. Toinen puoli taas on ihmisen ilmoille sylkemää.

Euroopan Unionissa syntyy viidennes ihmiskunnan elohopeapäästöistä. Suurin aiheuttaja meillä on hiilen ja jätteiden poltto. Pienempiä mutta silti merkittäviä lähteitä ovat rauta-, teräs- ja sementtiteollisuus.

Maailmanlaajuisesti elohopeaa käytetään monien tuotteiden valmistukseen: sitä löytyy esimerkiksi mittalaitteista, elektroniikasta, amalgaamipaikoista, paristoista, lampuista sekä torjunta-aineista ja kosmetiikasta. Tärkeintä aine on kuitenkin kemianteollisuudessa.

Elohopean käyttöä ollaan juuri nyt vähentämässä rajusti. Minamatan yleissopimus kieltää useiden elohopeaa sisältävien tuotteiden valmistuksen ja kansainvälisen kaupan vuodesta 2020 eteenpäin. Samalla on säädetty elohopeapäästöjen minimoinnista ja aineen loppukäsittelystä. Sopimuksen on allekirjoittanut jo vajaat 100 valtiota, mutta se tulee voimaan vasta kun 50 valtiota on sen ratifioinut.

Sopimus vastaa pääpiirteiltään EU:ssa jo käytössä olevia säännöksiä.

Tarkempaa tietoa elohopean käytöstä ja päästöistä löytyy tästä YK:n teknisestä raportista (PDF).

Lumen monet muodot

Ihmisiä lumitouhuissa.

Mitä jäähän liittyviä sanoja on? Mitä ne tarkoittavat? Mitä lumi on? Miten lumen kanssa pärjää?

Kielestämme löytyy kymmeniä lunta tai jäätä tarkoittavia tai niihin liittyvä sanoja. Jos murteet ja synonyymit lasketaan mukaan, määrä nousee helposti satoihin.

Esimerkiksi nattura on pulverimaista tuoretta pakkaslunta. Sitä sanotaan myös sokeri-, viti-, tuoksu- tai hötylumeksi. Kotimaisten kielten keskus listaa yksistään tälle lumityypille lähes sata synonyymiä. Etenkin murteissa samoilla sanoilla voi kuitenkin olla erilaisia vivahteita tai merkityksiä.

Kylmiä ilmiöitä

Ensimmäinen talven merkki on usein ohuen ohut jääkerros, riide tai riite, joka peittää vesilammikoita. Ennen varsinaisen lumen tuloa maassa voi nähdä roustetta. Sitä esiintyy lähinnä hienoilla hietamailla, kun ilma on pakkasen puolella. Kostean maan vesi nousee ylöspäin ja kiteytyy kylmässä ilmassa jääksi. Alta nouseva vesi nostaa kiteitä, ja prosessi toistuu. Näin syntyvät pienet vieri vieressä olevat jääneulaset näyttävät parhaimmillaan lähes pörheältä homekasvustolta. Ilmiön voi huomata myös sopivasti hengittävien lahoavien oksien ja kantojen päällä. (Rousteelle löytyy myös toinen, onomatopoeettisempi merkitys: jalkojen alla rusahteleva rosoinen epätasainen jää, esimerkiksi vaikkapa jäätynyt sohjo. Eli siis samankaltaista kuin rösöjää tai röpelö.)

Kuura ja huurre sotketaan usein toisiinsa. Kumpikin on valkeaa jääkidepeitettä puiden tai rakennusten pinnoilla. Kuura kuitenkin syntyy ilman vesihöyryn härmistyessä, eli jäätyessä suoraan kaasumaisesta olotilasta. Huurretta taas tulee, kun ilman alijäähtyneet vesipisarat kiteytyvät kylmälle pinnalle. Kuuraa esiintyy joka paikassa, huurre taas on yleisempää pohjoisen kylmällä vaaraseudulla.

Sankan matalan pilven tuoma huurre voi helposti kertyä tykkymuodostumia. Sama tapahtuu märän nuoskalumen paakkuuntuessa oksille tai vaikkapa puhelinlangoille. Etelä-Suomessa tykyksi on paikoin alettu kutsua kaikkea oksille kertyvää lunta – ilmeisesti postikorttimaisemien toivossa. Sanan todellinen merkitys viittaa kuitenkin vaarallisen raskaaseen lumilastiin. Se voi katkoa puita tai romahduttaa kattojakin.

Lumisadetta voidaan kutsua tuiskuksi, pyryksi tai nopeana jopa ryöpyksi. Taivaalta voi tulla joko isoja lopakoita, räntää tai hienonhienoa siidettä. Maassa lumen vesimäärä vaihtelee vuotoksesta sohjoon ja takkalasta vesihyhmään. Mätälumi tai ypyli taas on sohjoa.

Lisää helposti pureksittavaa lumisanastoa löytyy muunmuassa Lumen Sanakirjasta , Lumitieto-kisan lehtisestä ja Wikipediasta.

Lumituiskusta kinoksiin

Pilvien vesi ei suinkaan vain odottele maahanpääsyä alijäähtyneenä. Se alkaa useimmiten jäätyä suoraan ilmassa pienhiukkasten ympärille. Kun kiteet kasvavat riittävän suuriksi, pilveä ympäröivä konvektio ei enää pidättele niitä taivaalla. Ne leijuvat alas lumisateena.

Lumi on siis jäätä. Hyvin kuohkeaa jäätä, jossa on ainakin aluksi isoja, kuusisakaraisia ja hyvin hauraita kiteitä. Isot kiteet ovat kaikki ainutlaatuisia.

Lumessa on myös paljon ilmaa. Juuri liikkumaan pääsemättömän ilman vuoksi lumi on hyvä lämpöeriste. Se myös heijastaa lämpöä erittäin hyvin takaisin. Tämän tietävät sekä igluja tekevät inuiitit että kiepissä öllöttelevät riekotkin.

Ajan kanssa lumikinoksetkin muuttuvat. Aiemmassa jutussa kerroimme, kuinka Antarktiksen 90 asteen pakkanen onnistuu kutistamaan lumikinoksia niin, että niihin syntyy rakoilua. "Lämpö laajentaa, kylmä kutistaa" pätee siis myös silloin, kun valmiiksi kylmää jäähdytetään vielä lisää.

Katot romahdusvaarassa

Aika ajoin kertynyt lumikuorma onnistuu romahduttamaan kattoja. Rakennusmääräysten mukaan rakenteiden pitäisi kestää 140-240 kilon lumilasti neliömetrillä, asuinseudusta riippuen.

Paksujen nietosten pohjalla oleva lumi painuu tiiviimmäksi. Hiutaleet ja kiteet murskaantuvat, ja niiden sakaroiden väliin jäänyt ilma poistuu. Aineen tiheys kasvaa. Jäätiköt syntyvät juuri näin - siis mikäli jää ei ehdi sulaa pois kesän aikana, ennen uuden lumikerroksen satamista.

Keväisin lumikuorman lapiointi tuntuu entistä raskaammalta. Se johtuu kuitenkin vain tiivistyneestä ja sulavettä täynnä olevasta rakenteesta, eikä siitä että lumeen olisi tullut jotain uutta aurinkoisen ilman takia. Ilmasta tiivistyy lumikinoksiin tyypillisesti vain pari kiloa lisävettä neliömetriä kohden.

Lumikinosten massa lisääntyy radikaalisti vasta vesisateella. Lumen rakosiin mahtuu vettä noin viisi tilavuusprosenttia. Yksi kuutiometri lunta voi siis pitää sisällään 50 kiloa nestemäistä vettä – lumen oman painon lisäksi tietysti.

Lumesta ei haihdu massaa pois suoraan ilmaan kuin vain muutama prosentti. Käytännössä kaikki lumi sulaa ja virtaa pois. Matkalla alempien kiteiden välitse vesi voi toki jäätyä uudelleen.

Lisätietoa lumen kanssa pärjäämiseen löytyy sekä Ympäristökeskuksen että Ilmatieteen laitoksen sivuilta: - Ympäristökeskuksen lumisivut - Lumitilanne - Lumivyöryennusteet tunturialueille.

Kaaviokuva erilaisten lumien ja jäiden tiheyksistä.

* Firn on vuoden vanhaa ja uudelleen kiteytynyttä lunta, lähes jäätikköjäätä. Sitä syntyy kovassa paineessa yli 15 metrin syvyydessä.

Vanitatum vanitas – turhuuksien turhuus

Mies työntää jäälohkaretta pitkin Mexico Cityn katuja niin kauan kunnes jää on sulanut olemattomiin. Belgialaisen taiteilija Francis Alÿsin teoksella on kuvaava nimi: Joskus jonkin tekeminen ei johda mihinkään. (video)

Satoja vuosia sitten taiteilijat maalasivat symbolisia asetelmia maallisesta turhuudesta ja elämän lyhyydestä. Näissä vanitas-maalauksissa pääkallot, soittimet, mätänevät myrkkysienet, savukiemurat ja elämän happamuutta kuvaavat puoliksi kuoritut sitruunat muistuttivat kaikkien ihmisen ponnistelujen haihtumisesta hukkaan. Nykytaiteessa haihtuminen on konkreettisempaa, ainakin silloin kun taiteilijoiden materiaalina on jää.

Alÿsin teos saa meidät miettimään sinnikkyyttä ja kärsivällisyyttä, jota uhraamme turhiinkin ponnisteluihimme. Teos symbolisoi omalla tavallaan kaiken katoavaisuutta. Siinä, kuten monissa muissakin jäisissä teoksissa, olennaisena elementtinä on aika.

Ajasta oli kysymys jo vuonna 1972, kun performanssitaiteilija Laurie Anderson seisoi kadunkulmassa luistimet kiinni kahdessa jääpalassa ja soitti viulua kunnes jää suli. Duettoja jäällä -teoksessa musiikki aikataiteena synkronoitui jään sulamisen hitauteen.

Luonnonilmiöt ottavat oman aikansa. Me taistelemme ajan kanssa, koska sitä tuntuu aina olevan liian vähän. Aika itsessään ei tuota mitään, se on väline, jota emme yleensä ajan tuhlaamisen pelossa pysähdy tarkastelemaan. Ajan luonteen tarkasteluun tarvitaan taidetta, jossa aikaa voidaan viivyttää, muokata, venyttää, nopeuttaa tai jäädyttää.

Sekä Alÿsin että Andersonin teoksissa aika itsessään tehdään näkyväksi ja aistittavaksi. Se ei tuota mitään konkreettista, mutta hyödyllistä kyllä, sillä taide näyttää mitä aika on, kun yritämme pysähtymättä kiirehtiä seuraavan enemmän tai vähemmän turhan asian pariin. Nykytaide ei tislaa ikuista ohimenevästä ja muuttuvaisesta, vaan se dokumentoi tämänhetkistä. Siinä se eroaa vanhoista vanitas-maalauksista.

Yhteistä vanitas-teoksiin on kuitenkin vetoaminen moniin aisteihin. Jää tuottaa jo ajatuksissa tuntoaistimuksia, eikä Anderson ollut ensimmäinen, joka toi jäätä materiaalina käyttävään nykytaiteeseen myös äänielementin. Pari vuotta aikaisemmin amerikkalaistaiteilija Paul Kos oli laittanut gallerian lattialle jäälohkareita, joiden ympärille oli viritetty mikrofonit. Installaation nimi oli Sulavan jään ääni.

Kun jää sulaa, näemme sen olomuodon muutoksen. Kosin teoksessa sen pystyi myös kuulemaan taidemaailmassa, luonnosta erillisessä näyttelytilassa. Taide on inhimillistä toimintaa eli vain ihmisille ominaista, niinpä sillä on merkitystä, että leikitellään luonnonilmiöiden ja ihmisen tekemän välillä. Ihminen on monin tavoin pystynyt hallitsemaan luontoa, mutta toisinaan taiteilijat muistuttavat luonnon omasta roolista toimissamme.

Skotlantilaistaiteilija Katie Paterson on myös leikitellyt jäämateriaalilla, sen olomuodoilla ja sulavan jään äänellä. Muutaman vuoden takaisessa teoksessaan Langjökull, Snæfellsjökull, Solheimajökull hän äänitti sulavien jäätiköiden ääntä. Jäätiköiden sulaminen prässättiin kolmelle äänilevylle, jotka oli valettu kunkin jäätikön uudelleenjäädytetystä sulamisvedestä. Näitä jää-äänilevyjä soitettiin niin kauan kunnes ne olivat sulaneet vedeksi.

Toinen Patersonin jäätikköteos Vatnajökullin ääni oli vedenalainen mikrofoni, vahvistin ja suora puhelinlinja Vatnajökullin jäätikkölaguuniin. Soittamalla mistä tahansa maapallolta numeroon +44(0)7757001122 sai yhteyden jäätikköön.

Nämä taideteokset ovat käsitteellisiä ja vetoavat mielikuvitukseen yhtä lailla kuin vanhat pääkalloasetelmat. Nykytaiteen jääteokset ovat myös katoavaa taidetta: kun jää on sulanut tai haihtunut, jäljelle jää vain märkä miete.

Kuvatut teokset eivät erityisemmin ota kantaa ilmastonmuutokseen, vaikka osoittavatkin, että taiteen kautta on mahdollista käydä vuoropuhelua luonnon kanssa. Joskus voi tuntua, ettei jonkin tekeminen ilmaston lämpenemisen estämiseksi johda mihinkään; luonnon vastaus voi olla tyly.

Niinpä kuvanveistäjä Heini Nieminen teki vuoden 2013 Mäntän kuvataideviikoille Jäätikköjen säilytyspaikka -teoksen (otsikkokuva). Hän leikkasi pleksilasista maailman jäätiköiden muodot ja asetti ne kellumaan vesiämpäreihin. Kun jäätiköiden sulaminen etenee, on mahdollista, että niiden muodot säilyvät vain taiteessa.

16.3.2013 - Jäänmurtaja avustamassa rahtilaivaa

Vuonna 1987 valmistunut jäänmurtaja Kontio oli vuotta aikaisemmin valmistuneen sisaraluksensa Otson kanssa ensimmäisiä uuden sukupolven jäänmurtajista, joiden rungon tehokkaampi, kaksipotkuriseen toimintaan perustuva muotoilu ja kevyt miehitysratkaisu alensivat aluksen käyttökuluja merkittävästi aiempiin aluksiin verrattuna.

Sinivalkoiset Otso ja Kontio ovat tavallisesti ensimmäiset Katajanokalta Perämerelle lähtevät murtajat. Alku- ja lopputalvesta ne toimivat Torniossa asti, vetäytyen etelämmäksi jäätilanteen kehittyessä. Silloin vanhemmat jäänmurtajat Urho tai Sisu ottavat Perämeren hoitaakseen.

Otson ja Kontion 20-henkinen miehistö työskentelee päällikköä lukuun ottamatta kahdessa vahdissa. Laivoja operoi Valtion omistama Arctia Shipping.

Marcus Bengtssonin ottamassa kuvassa Kontio on avustamassa rahtilaivaa.

Äänekäs lumi

Kipakassa pakkasessa lumella on mahdoton kävellä äänettömästi: jokainen askel saa lumen narskumaan. Narskuminen on sitä voimakkaampaa, mitä alhaisempi on lämpötila. Toisaalta nollakelillä ja suojasäällä lumi ei narsku lainkaan. Miksi? Ja miksi ei?

Pakkasella jalan alle jäävät lumihiutaleiden monihaaraiset jääkiteet hankautuvat toisiaan vasten ja katkeilevat terävästi napsahdellen. Mitä kireämpi pakkanen on, sitä lujempaa on kiteitä muodostava jää ja sitä kovemmin se napsuu särkyessään.

Maahan sataneessa lumessa on jääkiteitä valtavan paljon, joten yhdellä askeleella tulee rikkoneeksi suuren määrän yksittäisiä jääkiteitä. Silloin lukemattomat yksittäiset napsahtelut kuulostavat narskumiselta, vähän samanlaiselta kuin kävely pienten lasinsirpaleiden päällä – mitä kukaan ei tietysti alituiseen tule tehneeksi.

Suojasäällä jääkiteiden pinnalla on ohuelti vettä, joka ensinnäkin liukastaa kiteitä niin, ettei niiden hankautumisesta kuulu ääntä ja toisaalta myös vaimentaa katkeilevista kiteistä kuuluvaa napsahtelua. Lisäksi jää on lämpötilan ollessa plussan puolella myös pehmeämpää, joten napsahtelu on muutenkin miltei olematonta.

Toisaalta pakkassäällä ääntä pitävä lumi on hyvä äänieriste. Etenkin vastasataneen kuohkean lumipeitteen muodostavien hiutaleiden välissä on runsaasti ilmataskuja, jotka vaimentavat ääniaaltojen värähtelyjä. Erityisesti metsässä, missä lunta on myös puiden oksilla, hiljaisuus voi olla lumisateen jälkeen lähes rikkumaton.