Setä Châtelier, syyrialainen lasi ja Salpausselkien synty

22.5.2020 klo 14.11, kirjoittaja
Kategoriat: Geokemia , Historia , Maa , Mineralogia , Shokkimetamorfoosi , Suomi , Törmäykset , Yleinen

Kauan sitten paremmassa maailmassa, jossa yliopistoissakin sai vielä sivistää itseään suht laajasti, räävin itsellesi kasaan kemiasta sivuainekokonaisuuden. En millään muotoa kunniakkaasti, mutta kuitenkin. Yleisen ja epäoleellisen kemian kurssilta muistan eritoten, kuinka erinomainen kemian lehtorimme puhui usein setä Châtelieristä, joka istuskeli koeputken reunalla. Sieltä käsin hän pyrki lieventämään kemialliseen tasapainoreaktioon tapahtuneen häiriön aiheuttamia vaikutuksia. Tämä tasapainoreaktioiden taipumus ulkoisten vaikutusten kumoamiseen tunnetaan Le Châtelierin periaatteena. Setä Châtelier eli ranskalainen kemisti Henry-Louis Le Châtelier (1850–1936) oivalsi tuon kemianteollisuudellekin oleellisen periaatteen vuonna 1888.

Alfred Lacroix (François Antoine Alfred Lacroix,1863–1948) puolestaan oli ranskalainen mineralogi, joka oli valmis äärimmäisiin uhrauksiin tieteen vuoksi. Hän nimittäin joutui naimaan professorinsa tyttären tohtoriksi valmistuakseen. Lacroix tosin sai neiti Catherine Fouquésta samalla itselleen elinikäisen tutkimusavustajan, joten ehkäpä valmistuminen ja sen vaatima uhraus hänen tapauksessaan kannattivat.

Huittisten meteoriitin erikoisista mineraaleistakin kirjoittanut Lacroix julkaisi vuonna 1915 tutkimuksen Saharan fulguriiteistä. Fulguriitit ovat lasipötköjä, jotka syntyvät salamoiden iskiessä maaperään, yleensä suurelta osin kvartsista koostuvaan hiekkaan. Kvartsi on piidioksidia (SiO2), joten fulguriittien pääkomponentti on piidioksidilasi. Lacroix antoi tuolla lasille maineikkaan maanmiehensä kunniaksi nimen lechatelieriitti.

Kvartsi on yksi maankuoren yleisimmistä mineraaleista. Sen sulamispiste on noin 1700°C. Tulivuorten laavojen lämpötila on yleensä kuumimmillaankin viitisensataa astetta alhaisempi. Vulkaaniset lasit syntyvät, kun tulivuorenpurkauksessa sulanut kiviaines jäähtyy niin nopeasti, ettei se ehdi kiteytyä. Puhdasta piidioksidilasia eli lechatelieriittiä ei tulivuorenpurkausten yhteydessä siis voi syntyä, koska lämpötila on liian alhainen SiO2-sulan syntymiseksi.   

Salamaniskujen ohella tunnetaan vain yksi luonnollinen prosessi, joka synnyttää lechatelieriittiä, nimittäin taivaankappaleiden väliset törmäykset. Lechatelieriittiä löydettiin jo vuonna 1930 Arizonan Meteor Crateristä (eli Barringer Meteorite Crateristä, eli Crater Mountainista, eli Coon Mountainista, eli Coon Buttesta, eli Franklin’s Holesta, eli…) ja sittemmin lukuisista muistakin törmäyskraattereista ja -laseista. Äskettäin kuollut suomalaisen törmäyskraatteritutkimuksen pioneeri, kivitohtori Martti Lehtinen (1941–2020) tavoitti sitä lopulta Lappajärveltäkin. Koska lechatelieriittiä voi luonnossa syntyä niin ukonilmalla kuin törmäyksissäkin, sitä ei voida pitää varmana törmäyksen tuntomerkkinä. Törmäyskraattereissa tavattavat kivet ovat kuitenkin jotain ihan muuta kuin fulguriitit, joten käytännön tasolla niissä lecharelieriitti on lähestulkoon varma törmäystodiste. Pienet lasinkappaleet ja mikroskooppiset lasipalloset ovatkin sitten huomattavasti hankalampi tapaus.

Aiemmin tänä keväänä julkaistiin jälleen kohtalaisen suuren mediahälyn saattelemana arkeologi Andrew Mooren johdolla tehty tutkimusartikkeli. Siinä taas kerran väitettiin nuorempana dryaksena tunnetun noin 12 800 vuotta sitten alkaneen tuhatkunta vuotta kestäneen ja etenkin pohjoista pallonpuoliskoa kurittaneen kylmän ilmastojakson johtuneen tavalla tai toisella jonkunmoisesta törmäyksestä tai isomman taivaankappaleen possahduksesta ilmakehässä. Samalla olisi tuhoutunut Syyriassa sijaitseva, nykyisin tekoaltaan alla sijaitseva Abu Hureyran kylä.

Nuorempi dryas on suomalaistenkin kannalta sikäli merkityksellinen ajanjakso, että rivakasti perääntymässä ollut mannerjäätikkö jämähti silloin paikoilleen. Tämä synnytti kansainvälisestikin tarkastellen erittäin kiinnostavat ja vaikuttavat reunamuodostumat, eli ensimmäisen ja toisen Salpausselän.

Nuoremman dryaksen törmäyshypoteesista on jankattu viitisentoista vuotta ilman vakuuttavia todisteita ja kehnolla ymmärryksellä siitä, mitä oikeastaan tapahtuu kun Maahan törmäämässä oleva kappale räjähtääkin jo ilmakehässä. Tunnustan, että nähdessäni tuoreen artikkelin tekijäluettelon osa objektiivisuudestani katosi saman tien. Ei tietysti pitäisi, mutta kun samalta porukalta on tullut poskettomia juttuja yksi toisensa jälkeen, on vähän vaikea suhtautua täydellä vakavuudella taas yhteen artikkeliin samasta aiheesta. Joltisenkinmoinen mielenkiinto kuitenkin heräsi, kun jutussa vilahteli lechatelieriitti, ja kuvat ja analyysit virtauskuvioisesta lähes 100-prosenttisesta SiO2-lasista näyttivät äkkipäätä katsoen varsin vakuuttavilta. Oliko lopultakin törmäyshypoteesin tueksi löytynyt todisteita, ihan aikuisten oikeesti?

Niinhän siinä kuitenkin jälleen kerran kävi, että pettymään joutui. Lechatelieriitin osalta mitään erityisen merkittävästi uutta ei artikkeli tuonut esiin. Hyvin samankaltaisia tuloksia he raportoivat jo vuonna 2012.

Sikäli kun analyyseissä ei ole sössitty, olen silti valmis uskomaan, että Abu Hureyran näytteissä saattaa olla hivenen lechatelieriittiä. Kuten artikkelin kirjoittajat itsekin toteavat, Abu Hureyran lechatelieriitti kuitenkin muodostaa tyypillisesti vain erittäin ohuita pintasilauksia mikroskooppisissa lasipallosissa. Itse lasipalloset ja epämääräisemmät lasipartikkelit eivät koostu lechatelieriitistä, vaan lasista, jossa on vain 50–60 % piidioksidia. Loppu on etenkin kalsiumin, raudan ja alumiinin oksideja.

Abu Hureyran lasin koostumus on sen alkuperää mietittäessä aivan keskeinen tekijä. Epäpuhtaudet nimittäin laskevat kvartsirikkaan sedimenttiaineksen sulamispistettä merkittävästi. Toinen merkille pantava asia on, ettei Abu Hureyra suinkaan ollut luonnollinen vaan ihmisen toiminnan erittäin voimakkaasti muokkaama ympäristö. Sen asukkaat saattoivat olla maailman ensimmäisiä maanviljelijöitä, mutta todennäköisemmin he vielä olivat enimmäkseen metsästäjä-keräilijöitä.

Mitä ikinä Abu Hureyran asukkaat henkensä pitimiksi tekivätkään, ainakin heillä oli rakennuksia. Tulipalojen sattuessa rakennukset toimivat käytännössä polttouuneina, joten niissä lämpötila voi kohota huomattavasti korkeammaksi kuin luonnollisessa ympäristössä olisi mahdollista. Kun yhdistetään alueen maaperän koostumus, kasvit, joita Abu Hureyan asukkaat luultavasti rakennuksissaan varastoivat, sekä rakennusten mahdollistama erittäin kuuma tulipalo, saadaan yhdistelmä, joka pystyy synnyttämään Abu Hureyran lasipallerot ja niiden koostumuksen ilman oletuksia ilmassa räjähtävistä taivaankappaleista. En ole sedimenteistä syntyvien lasien asiantuntija, mutta en pitäisi ollenkaan mahdottomana, että tuollaisessa tilanteessa voi lasipartikkeleihin syntyä myös erittäin ohuita lechatelieriittisilauksia.

Mooren ja kumppanien jutussa esitetään toki muitakin korkean lämpötilan viitteitä sen puolesta, että nuorempi dryas olisi alkanut törmäyskatastrofilla. Yksikään niistä ei kuitenkaan kuulu vakuuttavien törmäystodisteiden joukkoon. Mahdollinen hyvin ohut kerros lechatelieriittiä ei alkuunkaan riitä todistamaan, että mitään kovin paljon tavallisuudesta poikkeavaa olisi Abu Hureyrassa tapahtunut 12 800 vuotta sitten. Todistustaakka on edelleen niillä, jotka esittävät erittäin erikoislaatuisia väitteitä.

Mikä sitten sai esimerkiksi Euroopassa ja suuressa osassa Pohjois-Amerikkaa ilmaston jäähtymään nopeasti useilla asteilla vajaat 13 000 vuotta sitten? Kukaan ei varmuudella tiedä, mutta todennäköisimpänä syynä on pitkään pidetty merivirtojen muutosta. Sen taustalla taas on voinut hyvin olla meriveden suolapitoisuuden lasku, kun makeaa vettä on jäätiköiden sulaessa vapautunut meriin. Tämän myötä Golf-virta on saattanut uuvahtaa, mikä on voinut hyvinkin nopeasti johtaa merkittävään kylmenemiseen pohjoisella pallonpuoliskolla. Sen seurauksena mannerjäätikkö pysähtyi ensimmäisen Salpausselän kohdalle pariksi sadaksi vuodeksi. Hetkellisen lämpenemisen jälkeen ilmasto jäähtyi jälleen, ja syntyi toinen Salpausselkä.

On toki mahdollista, että tähän kehityskulkuun tavalla tai toisella vaikutti myös asteroidin tai, kuten Moore kollegoineen uskoo, komeetan törmäys. Vakuuttavia todisteita sen puolesta ei kuitenkaan edelleenkään ole esitetty.

Koeputken reunalla istuva setä Châtelier vastustaa äkkinäisiä muutoksia. Hänen oppejaan kannattaa tieteessä noudattaa yleisemminkin. Vaikka tutkimustulokset julkaistaisiin ”isossa” lehdessä ja media toistelisi nimekkäiden tutkijoiden ylistäviä lausuntoja, ei silti yhtäkkiä kannata unohtaa tervettä kriittisyyttä ja muuttaa tieteessä vuosisatojen aikana hyväksi havaittuja pelisääntöjä. Wilhelm Occamilaista (n. 1285–1349) ja Carl Sagania (1934–1996) on edelleen ihan fiksua totella.

Salpausselkää Luumäellä Kivijärvestä etelään. Salpausselkien syntyyn johtanut tuhat vuotta kestänyt kylmä kausi johtuu edelleenkin todennäköisemmin jostain muusta kuin ilmakehässä räjähtäneistä komeetan kappaleista. Kuva: J. J. Sederholm, 1889. GTK, Vanhat kuvat nro 755.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *