Arkisto

• syyskuu 2020
• kesäkuu 2020
• toukokuu 2020
• huhtikuu 2020
• maaliskuu 2020
• helmikuu 2020
• tammikuu 2020
• joulukuu 2019
• marraskuu 2019
• lokakuu 2019
• syyskuu 2019
• elokuu 2019
• kesäkuu 2019
• toukokuu 2019
• huhtikuu 2019
• maaliskuu 2019
• helmikuu 2019
• tammikuu 2019
• joulukuu 2018
• marraskuu 2018
• lokakuu 2018
• syyskuu 2018
• elokuu 2018
• heinäkuu 2018
• kesäkuu 2018
• toukokuu 2018
• huhtikuu 2018
• helmikuu 2018
• tammikuu 2018
• joulukuu 2017
• marraskuu 2017
• lokakuu 2017
• syyskuu 2017
• elokuu 2017
• heinäkuu 2017
• kesäkuu 2017
• toukokuu 2017
• huhtikuu 2017
• maaliskuu 2017
• helmikuu 2017
• tammikuu 2017
• joulukuu 2016
• marraskuu 2016
• lokakuu 2016
• syyskuu 2016
• elokuu 2016
• heinäkuu 2016
• kesäkuu 2016
• toukokuu 2016
• huhtikuu 2016
• maaliskuu 2016
• helmikuu 2016
• tammikuu 2016
• joulukuu 2015
• marraskuu 2015
• lokakuu 2015
• syyskuu 2015
• elokuu 2015
• kesäkuu 2015
• toukokuu 2015
• huhtikuu 2015
• maaliskuu 2015
• helmikuu 2015
• tammikuu 2015
• joulukuu 2014
• marraskuu 2014
• lokakuu 2014
• syyskuu 2014
• elokuu 2014
• kesäkuu 2014
• toukokuu 2014
• huhtikuu 2014
• maaliskuu 2014
• helmikuu 2014
• tammikuu 2014
• joulukuu 2013
• marraskuu 2013
• lokakuu 2013
• syyskuu 2013

---

Antroposeenistä astrobiologiaa – ja jäähyväiset

30.8.2020 klo 22.33, kirjoittaja Kirsi Lehto
Kategoriat: Astrobiologia

Viimevuosien tai vuosikymmenien aikana me itsekukin olemme joutuneet huomaamaan että maailma ei ole enää ”ennallaan”. Se ole enää sellainen ennakoitava ja aina entisiä ratojaan ja kasvukäyriään noudattava stabiili systeemi, kuten olemme tottuneet ajattelemaan. Elämme suurten muutosten aikaa, ja alkaa näyttää siltä että kukaan ei tiedä mihin nämä muutokset johtavat, ja millaisia aikoja on edessä.

Tämän hetken hektisiä epävarmuustekijöitä ovat poliittinen oikeisto-radikalismi, covid-pandemia ja näitä seuraava talouden romahtaminen, ja nämä voivat kääntää maailmanmenon menon aikamoiseen kaaokseen. Nämä uhkat ovat kuitenkin sellaisia pieniä ja lyhyen aikavälin harmeja jotka ovat ehkä hallittavissa vanhoilla keinoilla. Kun tautitilanne on ohi ja talouden rattaat lähtevät pyörimään entiseen malliin, voidaan palata entistä kiihkeämpään talouskasvuun ja entiseen iloiseen hyvinvoinnin aikaan.

Merkittävästi vaikeampi ja lopullisempi on se pitkän aikavälin muutos joka hitaasti mutta vääjäämättömästi on ollut kehittymässä planeetan päälle jo usean vuosikymmenen ajan. Tämä tietenkin on ilmakehän ja ilmaston muuttuminen, ja alkuperäisten elinympäristöjen ja biodiversiteetin katoaminen planeetalta. Nämä puolestaan ovat seurausta siitä massiivisesta fossiilisen energian käytöstä, rakentamisesta, luonnonvarojen käytöstä ja teollisesta tuotannosta ja kulutuksesta, joiden avulla ihmiskunnan tekninen sivilisaatio on pystytetty. Kysymys on siis teknisen sivilisaation kestävyyskriisistä planeetalla.

Täällä maan päällä me itse olemme niin tiukasti sidoksissa ja osallisia näihin rajallisen planeetan kantokyvyn ongelmiin, että meidän on vaikea nähdä mitä ne merkitsevät isommassa mittakaavassa. Eräs tapa katsella tätä ongelmavyyhteä kokonaisuutena, ikäänkuin matkan päästä, on laittaa se astrobiologiseen perspektiiviin. Planeetan olosuhteiden muuttumista voi lähestyä vaikka systeemiteorian keinoin, sellaisena monimutkaisena takaisin-säädeltynä systeeminä missä jokin tekninen sivilisaatio X käyttää planeetan Y  yhtä tai useampaa rajallista resurssia (esim. energiaa, hiiltä, mineraaleja) oman kasvunsa raaka-aineina, ja samalla vaikuttaa planeettansa olosuhteisiin ja sen kantokykyyn. “The Anthropocene Generalized: Evolution of Exo-Civilizations and Their Planetary Feedback”, (Astrobiology vol. 18, 2018)

https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2017.1671?utm_source=Adestra&utm_medium=email&utm_term=&utm_content=ReadNow5&utm_campaign=AST%20FP%20August%2028%202020

artikkelissa A. Frank ja kumppanit käsittelevät monimutkaista planeettasysteemiä, missä paikalliset ympäristötekijät (ilmakehä, vesikehä, kivikehä, jäätiköt, ja mahdollisesti biosfääri) ovat tiukasti kytkeytyneet yhteen, ja vaikuttavat toinen toisiinsa. Tällaisella planeetalla toimivan teknisen sivilisaation aiheuttamat ympäristömuutokset kertautuvat ja kumuloituvat ympäristössä, ja aiheuttavat planeetalle ”antroposeeniksi” kutsutun häiriötilan. Tällainen häiriötila muodostaa dynaamisen planeettasysteemin käännekohdan (tipping point), jonka jälkeen sekä tekninen sivilisaatio että sen kotiplaneetan ympäristöolot ajautuvat pois entisestä tasapainotilasta, molemmat kohti uudenlaisia reaktiomalleja.

Artikkelissa kysytään edustaako antroposeeni geneeristä mallia mistä tahansa (hypoteettisestä) exo-sivilisaatiosta:  jos jollakin planeeetalla kehittyy sellainen laji joka intensiivisesti käyttää planeetan energiavaroja teknisen siviliaation rakentamiseen,  johtaako tämä yleisesti antroposeeni-tyyppisen häiriötilan syntyyn kyseisellä planeetalla? Entä millaiseen suuntaan olosuhteet kehittyvät dynaamisessa planeettasysteemissä pidemmän ajan kuluessa?

Dynaaminen planeettamalli huomioi ympäristön kantokykyvyn, erilaisiin resursseihin perustuvan teknisen populaation kasvukykyvyn ja siitä edelleen johtuvat ympäristöhaitat, populaatiobiologian, ekologian ja fysikokemialliset lainalaisuudet, ja lineaariset tai epälineaariset takaisinkytketyt ja mahdolliset ”run-away”  säätelymekanismit. Malli on johdettu Maan planeettasysteemistä, mutta se on tehty pelkistetty geneeriseksi. Ihmisten sosiaaliset ja innovatiiviset vaikutukset on eliminoitu – mikä sinänsä on kyllä puute, koska juuri nuo ominaisuudet voivat olla ne joilla tästä katastrofista selvitään. Malli kuitenkin kuvaa minkä tahansa sellaisen voimakkaan lajin vaikutusta, joka pystyy ottamaan planeetan energia- (tai muut) varat tehokkaasti hallintaansa. Matemaattiset variaatiot valtalajin ja planeetan keskinäisistä vuorovaikutuksista kehittyvät hyvin monimutkaisiksi.

Mallituksen tuottamat erilaiset kehitysskenaariot näyttävät siltä että yhden ”ylivoimakkaan” lajin tai teknisen sivilisaation kehittyminen planeetalla voi johtaa neljään erilaiseen lopputulokseen. Ensimmäinen mahdollinen tulos on stabiili tasapaino, missä ko. laji lisääntyy sellaiselle pysyvälle tasolle, minkä planeetta pystyy ylläpitämään, ja samalla planeetan ympäristöparametrit sopeutuvat sitä vastaavaan tasapainotilaan. Toinen vaihtoehto on se että ko. laji lisääntyy yli planeetan kantokykytason, ja olosuhteiden romahtaessa se romahtaa jollekin matalalle tasolle, missä se asettuu ympäristön määräämään tasapainoon. Kolmas mahdollisuus on että liian agressiivinen laji ei pysty asettumaan tasapainoon planeetan resurssien kanssa, ja se tuhoutuu kokonaan. Neljäs vaihtoehto on että lajin populaatiokoko jää oskilloimaan kasvun, huipun, romahduksen, selviytymisen ja uuden nousun välille.  

Monimutkaisen mallituksen lopputulos ei siis ole kovinkaan yllättävä, vaan seurailee vanhastaan tuttua populaatiodynamiikkaa. Noissa vaihtoehdoissa on lohdullista se että planeetan ympäristöolosuhteet säilyvät yleisesti elinkelpoisina tuon antroposeenivaiheen yli. Luulisin kuitenkin, että vaihtoehtoja voisi olla enemmänkin kuin nuo neljä: on mahdollista että jos planeetta häiriintyy riittävästi, se voi myös painua totaaliseen jääkauteen, tai lämmetä totaaliseen kasvihuonetilaan, missä nestemäinen vesi ei enää pysy pinnalla. Nuo ovat toki kovin pessimistisiä mahdollisuuksia, mutta ainakin jääkausi on tapahtunut myös täällä Maassa, ja kasvihuone on tapahtunut naapuriplaneetalla.

Frankin ja kumppaneiden artikkeli ei siis tee meitä juurikaan entistä viisaammaksi siitä, millainen mahdollisuus teknisillä sivilisaatioilla on kehittyä antroposeeni-tyyppisen kriittisen kehitysvaiheensa yli. Se kuitenkin muistuttaa siitä että juuri tämä asia vaikuttaa myös Draken yhtälön viimeisen termin (L) eli  teknisten sivilisaatioiden ikään. Ikääntyminen edellyttää (mm.) sitä, että ne pystyvät sopeutumaan kotiplaneettansa kantokyvyn rajoihin.  

Nyt jo aletaan jo ymmärtää millaisen elämäntavan kautta se olisi tehtävissä. Onnistuuko se meiltä, tai onko se ylipäätään meille mahdollinen – sitä me  emme vielä tiedä.

—

Olen nyt jatkanut tätä Elämän keitaita -blogin kirjoittelua seitsämän vuoden ajan. Suuret kiitokset teille ketkä olette seurailleet tätä palstaa. Erityisen suuret kiitokset teille ketkä olette kirjoiteet kiintoisia kommetteja, monet kerrat olemme johkaantuneet keskusteluihin joissa asioita on pohdiskeltu hyvinkin perusteellisesti. Ne keskustelut ovat olleet blogaamisen parasta antia. Nyt lopetan kirjoittelun tällä palstalla, ainakin toistaiseksi. Ehkä voimme tavata vielä jossakin muilla foorumeilla. Hyvää syksyä teille toivottaen,  

Kirsi

---

Matkalla menneisiin maisemiin

21.8.2020 klo 01.50, kirjoittaja Kirsi Lehto
Kategoriat: Astrobiologia

Astrobiologia pyrkii selittämään elämän olemassa olon syviä salaisuuksia, ulottuvuuksia, syitä, juuria ja seurauksia. Tämä meidän maailmamme täällä Maa-planeetalla on niin täysin nykyisen elämän vallassa, niin dynaaminen ja jatkuvasti muuttuva, että täällä on vaikea päästä kiinni mihinkään kaukaisiin juuriin tai alkusyihin. Täytyy siis matkata kauas, sekä ajassa että paikassa, jotta löytäisimme jostakin merkkejä elämän hauraista varhaisista vaiheista. 

Nyt tämä on tapahtumassa. Marsiin on parhaillaan matkalla kaksi alusta,  jotka saapuvat Marsin kiertoradalle helmikuussa 2021.  NASAn kantoalus laskee saman tien Perseverance mönkijän Marsin pinnalle, kiinalainen Pitkä Marssi 5 –alus taas vie kiertoradalle satelliitin, josta mönkijää kantava laskeutuja irrotetaan myöhemmin keväällä. Molemmat tutkimusrobotit hakevat pinnalta muinaisen elämän jälkiä.

Näiden lisäksi Marsiin on parhaillaan matkalla vielä kolmaskin alus. Arabi-Emiraattien lähettämä kantoraketti vie Marsin kiertoradalle Hope –nimisen kiertosatelliitin, joka tulee tutkimaan Marsin ilmakehää ja sääilmiöitä. Tämän kesäisestä laukaisuikkunasta myöhästynyt ESAn ExoMars-lento taas lähtee seuraavan tilaisuuden tullen, kesällä 2022, ja sekin kuljettaa Marsiin Rosalin Franklin -nimisen mönkijän. Tämä tulee poraamaan näytteitä jopa syvältä maan alta, ja etsimään niistä elämän merkkejä.

Nyt matkalla oleva Perseverance mönkijä tulee laskeutumaan ja aloittamaan tutkimusmatkansa planeetan pohjoisen alavan ja tasaisen alueen – siis todennäköisen vanhan meren pohjan – reunamalla sijaitsevan Isidis altaan reunalla. Vielä tarkemmin sanottuna,  se tekee tutkimusmatkaa Jezor-kraatterissa, ja tuon kraatterin reunojen läpi virranneen muinaisen jokisuiston alueella. Ilmakuvista käsin nuo alueet on jo tarkkaan kartoitettu: pinnan muodoista voidaan päätellä että merkittävät vesivirrat ovat uurtaneet uomia ja kuljettaneet hiekkaa ja savea, täyttäneet kraatterialtaan ja muodostaneet hiekkasärkkiä. Kuvien spektreistä nähdään myös että matalan veden alueille, altaiden reunamille, on laskeutunut merkittäviä määriä savimineraaleja. On arveltu että savet ovat aikoinaan Maassa olleet tärkeitä elämän syntyprosesseissa. Siellä esiintyy myös magnesiumkarbonaatteja, eli samantapaisia mineraaleja mitä esiintyy Maan kaikista vanhimmissa fossiloituneissa mikrobimatoissa.

Marsin varhaisimpien vuosimiljoonien aikana näillä rannoilla velloivat ja virtasivat runsaat vedet, ainakin ajoittain. Ilmakehän ohentuessa ilmasto kylmeni ja vedet jäätyivät. Ne joko peittyivät pinnalle keräytyvän pölyn ja maakerrosten alle, tai haihtuivat avaruuteen. Vähitellen pinta muuttui kuivaksi erämaaksi; tämä tapahtui todennäköisesti noin 3 miljardia vuotta sitten. Jäljelle jääneet pinnan muodot ovat  täysin pysähtyneitä kuvia menneestä maailmasta. Nämä kuvat kuitenkin kätkevät myös muistoja kaikesta siitä mitä noissa muinaisissa mukavissa vesiympäristöissä aikoinaan tapahtui. Niissä voi olla olemassa vielä fossiileja muinaisista mikrobimatoista —- tai sitten, niissä on olemassa  vain pelkkää veden kuljettamaa hiekkaa, kokonsa mukaan erottuneena monenmuotoisiin fraktioihin ja muodostelmiin. Lähivuosina tämä saadaan selville.

Perseverance-mönkijä tutkii Marsin maaperää erittäin tarkalla kameralla, samoin se hajottaa maaperää laserilla ja tutkii sen koostumusta spektroskooppisesti. Se myös kerää ja pakkaa maaperänäytteitä erillisiin kanistereihin, jotka se jättää matkansa varrelle odottamaan myöhemmin tulevaa näytteiden kerääjää. Tällaisen näytteiden hakulennon suunnitellaan tapahtuvan joskus 2030-luvulla. Koko matkan protokolla, pääpiirteissään, löytyy täältä https://www.bbc.com/news/science-environment-53553623?_lrsc=bcee606f-fc9b-41c8-aed2-552f5d04f545

Vielä hakumatkan jälkeenkin näytteiden analysointi laboratoriossa tulee viemään vuosia – mutta sitten pikkuhiljaa alamme tietää, aika suurella varmuudella, onko Marsissa elämää – tai onko sitä siellä joskus ollut.  

Ovatpa tulokset mitä tahansa, ne ovat hyvin merkittävät. Vaihtoehtojakin on monia. On mahdollista että sieltä jostakin, ehkä maan alaisista kerroksista, löytyy elämää. Jos löytyy, seuraava kysymys on millaista se on. Jos se olisi samanlaista tai ainakin hyvin samantapaista, kemiallisesti, kuin mitä se on täällä maassa, tiedämme että tällainen elämä on kovin sitkeää ja sopeutuvaista, ja yleistä ainakin aurinkokunnassa. Jos se taas on kemiallisesti erilaista, tämä tarkoittaisi että elämä voi olla hyvinkin monenlaista, ja sellaisena, vaihtelevana, voi olla hyvinkin yleistä. Eri paikoissa se olisi aina erillistä ja erilaista. Mielenkiintoista ja kiehtovaa – ja seuraava kysymys varmaan olisi taas se, miten pitkälle tuon toisenlaisen elämän olisi mahdollista kehittyä. Mihin se voi sopeutua, voiko se siirtyä Maahan, voiko siitä olla haittaa meille — ja miten tilaa jaetaan Marsissa paikallisten asukkaiden ja sinne mahdollisesti muuttavien ”maalaisten” välillä.

Jos taas löytyy pelkkiä fossiileja, se tarkoittaa että elämä on joskus ollut hyvin alullaan sielläkin, mutta on sitten kuollut pois. Juuri sopivissa olosuhteissa elämää siis voi esiintyä, ehkä yleisestikin, mutta se on haurasta ja katoavaista. Meidän pitää pitää huolta omasta tutusta eliökunnastamme täällä Maassa.

Jos Marsista taas ei löydy mitään elämään viittaavaa, ei pienintäkään fossiilia, se tarkoittaa että meillä täällä Maassa on olemassa jotakin hyvin ainutlaatuista, ainakin tämän meidän havaittavan lähiympäristömme eli aurinkokunnan puitteissa. Maa on ainutlaatuinen elinkehän peittämä planeetta. Kohdelkaamme sitä sen arvoisesti.