Itämeri tehtävät

1. Itämeri tutuksi Laske sinileväjalanjälkesi: Oletko Itämeren suurlannoittaja vai rakkolevän paras ystävä? (Yle.fi)

2. Valuma-alue Tutustu Itämeren valuma-alueeseen kartaston ja nettilinkkien avulla. a) Tutki, mitä jokia Itämereen laskee. Mikä niistä sijaitsee lähinnä kotipaikkaasi tai oppilaitostasi? Selvitä, millaisessa kunnossa joki on. b) Mitkä ovat suurimmat Itämereen laskevat joet? c) Monenko valtion osia kuuluu valuma-alueeseen? Mitkä nämä valtiot ovat? d) Paljonko valuma-alueella on asukkaita? e) Etsi kartastosta ja nimeä valuma-aluetta rajaavia vedenjakajia.

3. Ainutlaatuinen Itämeri Kerro esimerkein, millä tavoin Itämeri eroaa valtameristä. a) Mitä murtovesi tarkoittaa? b) Miten syvä Itämeri syvimmillään on? Entä vaikkapa Välimeri? c) Miksi Itämeren vesi on kerroksellinen? d) Millaisia kerroksia vedessä on? Tausta-aineisto: Itämeri(Ymparisto.fi) Tutustu Itämeren vedenkiertoon ja kerro, miten vesi vaihtuu. Tärkeää on ymmärtää, mitkä tekijät edistävät ja mitkä tekijät vaikeuttavat vedenkiertoa. a) Millaisia kerroksia Itämeressä on ja miten ne ovat muodostuneet? b) Mikä merkitys veden kerrostuneisuudella on Itämerelle? c) Millainen vedenkierto olisi ilman ihmisen toimia? Tausta-aineisto: Itämeren yleispiirteet (Aaltojenalla.fi) Lämpötilan ja suolapitoisuuden mukaan kerrostunut meri (Aaltojenalla.fi) Ainutlaatuinen Merenkurkku. Vuonna 2006 UNESCO:n maailmanperintökomissio liitti Merenkurkun maailmanperintöluetteloon. Suomen ja Ruotsin välissä sijaitseva merenkurkku on Suomen ensimmäinen luonnonperintökohde. Tutustu Merenkurkkuun. a) Kuvaile lyhyesti, millainen alue Merenkurkku on. b) Mitä erityispiirteitä alueen geologiassa on? c) Millainen on alueen menneisyys ihmisen näkökulmasta? d) Millä perusteella Merenkurkku on valittu UNESCON luonnonperintökohteeksi? Tausta-aineisto: Kvarken.fi Unesco World Heritage Convention Maailmanperintökohteet (Museovirasto)

4. Lajituntemusharjoituksia Tutustu Itämeren lajistoon rantaruovikossa, ulapalla ja kallioluodolla. Piirrä tai kirjoita ravintoketjuja lajien välille. Tausta-aineisto: Ulapan, rantaruovikon ja kalliluodon ravintoketju (Loisto) Ekolokero murtovesirannalla. Tutustu Itämeren ainutlaatuiseen ekologiaan ja lajeihin. Katso video ja vastaa sen jälkeen kysymyksiin. Tausta-aineisto: Merellistä elämää (YLE) Tunnista vesistöjen eläimiä ja kasveja. Katso ensin video ja yritä tunnistaa lajeja. Tausta-aineisto: Tunnista eläimiä ja kasveja (YLE) Tunnista tuttuja lajeja kuvauksen perusteella. Tausta-aineisto: Tunnistatko lintujärven asukkaat? (YLE) Etsi lajien kuvat ja opettele tunnistamaan ne. Tausta-aineisto: Luontoportti Katsele Suomen ympäristökeskuksen sivujen kuvia sinilevistä. Miten tunnistat sinileväkukinnan? Sinilevän tunnistaminen (Ymparisto.fi) Tutustu Itämeren kaloihin. Opettele tunnistamaan yleisimmät lajit. Tausta-aineisto: Itämeriallas (Kotka Maretarium)

5. Ainutlaatuinen ekosysteemi Ekosysteemi ja ravintoketju. Ravintoketjun osat jaetaan tuottajiin, kuluttajiin ja hajottajiin. Perustele, mitkä kaksi ravintoketjun osaa ovat erityisen tärkeät? Tausta-aineisto: Elämää Saaristomerellä ja luodoilla (Loisto) Mitä avainlajilla tarkoitetaan? Mitkä ovat Itämeren avainlajit? Kerro niiden merkityksestä ekosysteemille. Tausta-aineisto: Avainlaji (Wikipedia) Mitä indikaattorilajilla tarkoitetaan? Mitkä ovat Itämeren indikaattorilajit ja mitä ne kertovat ympäristöstä? Tausta-aineisto: Haitallisten aineiden biologiset vaikutukset sinisimpukassa ja Itämeren kalat Tutustu murtovesialueen eliöyhteisöön. Millaisiin oloihin lajit ovat sopeutuneet? Katso video Murtovesirannalla (YLE Oppiminen) Merimetsosta on kiistelty paljon julkisuudessa. Tutustu lintuun ja selvitä, miten se vaikuttaa Itämeren ekosysteemiin. Mistä kielteinen suhtautuminen lintuun johtuu? Tausta-aineisto: Merimetso (BirdLife Suomi) Valmistakaa opettajan johdolla murtovesiakvaario. Mitä tapahtuu, jos akvaariosta puuttuvat kasvit? Voiko akvaario toimia ilman selkärangattomia? Tausta-aineisto: Ohjeet akvaarion rakentamiseen (Aaltojenalla.fi)

6. Rehevöityminen Rehevöityminen haittaa Itämeren avainlajeja ja muuttaa elinolosuhteita. Lue teksti ja tee ajatuskartta rehevöitymisen syistä ja seurauksista. Miksi sinilevät ovat terveydelle haitallisia? Erittele luonnollinen rehevöityminen ja ihmisen aiheuttama rehevöityminen. Tausta-aineisto: Itämeri on herkkä rehevöitymiselle (pdf)

Jääkauden eläimet

Jääkauden Euroopassa komeita eläimiä

Otsikoi ja kirjoita vihkoosi teksti kysymysten pohjalta.

1. Mitä tarkoittaa interglasiaalikausi?
2. Mitä tutkimalla saadaan tietoa sukupuuttoon kuolleista lajeista?
3. Mitä jääkauden aikaisia lajeja on kuollut sukupuuttoon?
4. Millainen eläin oli mammutti?
5. Mitä jääkauden aikaisia eläinlajeja on edelleen elossa?
6. Mitkä asiat tuhosivat jääkauden aikaisia lajeja?

Mammutti on viime jääkauden tunnuseläin, mutta samoilla
seuduilla sen kanssa liikkui kymmenittäin muita suuria lajeja.
Jos pääsisimme safarille jääkautiseen Eurooppaan, näkisimme villasarvikuonoja, sapelihammaskissoja ja luolaleijonia. Vastaan tulisi myös nykyisiä eläimiä,
kuten poroja ja gemssejä.

Geologian näkökulmasta jääkausi on lähimenneisyyttä. Tavanomaisten aikamittareidemme mukaan se saattaa vaikuttaa kovin kaukaiselta: sen päättymisestä on kulunut 10 000 ja alkamisesta yli puolitoista miljoonaa vuotta. Luvut huimaavat päätä mutta käyvät paljon vaatimattomamman tuntuisiksi, jos otamme huomioon, että maapallo on ollut olemassa yli 4 500 miljoonaa vuotta. Näissä maailmankaikkeuden mittasuhteissa jääkausi on vain pieni välivaihe.

Nyt tiedetään, ettei jääkausi ollut yhtenäinen pakkasjakso. Siihen kuului kylmiä ajanjaksoja, jäätiköitymisiä, jolloin valtavat mannerjäät peittivät suuria osia Euraasiasta ja Pohjois-Amerikasta, mutta jäätiköitymisten välissä oli lyhyehköjä vaiheita, joiden aikana jää suli pois ja ilmasto oli yhtä lämmin kuin nykyään, joskus lämpimämpikin. Näitä jaksoja sanotaan interglasiaalikausiksi.

Interglasiaalikausia on esiintynyt noin 100 000 vuoden välein. Elämme nyt yhtä tällaista kautta ja olemme luultavasti lähempänä sen loppua kuin alkua.

Tarkastelemme tässä etenkin viime jäätiköitymistä, joka alkoi noin 100 000 vuotta sitten ja hellitti siis otteensa kymmenisen vuosituhatta ennen meidän aikaamme. Sekään ei ollut yhtenäinen pakkaskausi. Välillä ilmasto lauhtui hieman. Tällaisia jäätiköitymisen katkoja sanotaan interstadiaaliajoiksi. Noin 30 000–40 000 vuoden takaisen interstadiaalin aikana suuri osa Pohjolaa oli jäätön, ja silloin tänne tuli mammutteja ja poroja, kenties muitakin eläimiä.

Fossiileja maassa ja jäässä 

Pohjolassa elää nykyäänkin monia sellaisia eläinlajeja, jotka olivat täällä jo viime jäätiköitymiskauden, niin sanotun Veiksel-jäätiköitymisen aikana. Useimmat näistä eksoottisilta tuntuvista suurehkoista eläimistä ovat kuitenkin kadonneet maapallolta. Ne kuolivat sukupuuttoon jääkauden päättyessä.

Miten meillä voi olla tietoa eläimistä, jotka elivät niin kauan sitten? Tärkeimmät tiedot saadaan fossiililöydöistä. Kun eläin kuolee luonnossa, pedot ja haaskaeläimet useimmiten syövät sen ja jättävät jäljelle vain luut. Ilman suojaa nekin hajoavat lopulta. On kuitenkin mahdollista, että luut hautautuvat merenpohjan tai virran sedimentteihin ja säilyvät niissä.

Säilymisen mahdollisuudet ovat erityisen hyvät suojaisissa ympäristöissä, kuten luolissa. Niistä löytyneet luut voivat olla peräisin talvehtivista eläimistä (esimerkiksi luolakarhuista), jotka ovat kuolleet talviunensa aikana, tai saaliseläimistä, joita pedot tai ihmiset ovat vieneet luoliin.

Pöllöt ovat erityisen tehokkaita fossiilien kasaajia. Ne oleskelevat luolissa ja työntävät suustaan niin sanottuja oksennuspalloja, jotka sisältävät niiden pyydystämien pieneläinten sulamattomia jäännöksiä. Tällaisista jäännöksistä voi kertyä valtavia tuhansien pikkuluiden kerrostumia, jotka antavat tärkeitä tietoja muinaisesta eläimistöstä.

Erittäin vaikuttavia ovat maasta löydetyt mammuttien, biisonien, hevosten ja muiden eläinten jäännökset, jotka ovat jäätyneet niin, että myös ruumiin pehmeitä osia on säilynyt. Arktisessa ilmastossa eläin kuivuu muumioksi, ja keväällä tämä sitten lähtee vettyneen, liukuvan rinnemaan mukana valumaan laakson pohjalle, missä sedimenttimassat ympäröivät sen täysin ja se jäätyy uudestaan. Sellaisia löytöjä on tehty Siperiassa ja Alaskassa alueilla, joilla routa ei koskaan sula maasta. Tämä ”pakastekuivaus” on erittäin tehokasta, mutta jäännökset eivät koskaan ole niin hyvin säilyneitä kuin eräissä sensaatiojutuissa on väitetty.

Riista maalattiin luoliin

Yhtenä tiedon lähteenä ovat ne silminnäkijöiden kuvaukset, joita jääkauden ihmiset ovat tuottaneet. Maineikkaita luolamaalausten löytöpaikkoja ovat muun muassa Ranskan Lascaux ja Espanjan Altamira.

Monet näistä piirroksista ja maalauksista ovat upeita taideteoksia, jotka osoittavat, että jääkauden ihminen osasi hahmottaa eri eläinlajien luonteenomaiset piirteet. Tämä koskee erityisesti suuria riistaeläimiä (biisonia, mammuttia, hevosta jne.), joilla oli keskeinen asema jääkauden ihmisen taloudessa. Sen sijaan suuret petoeläimet ovat usein kömpelömmin kuvattuja; sopii olettaa, ettei taiteilija ehtinyt järin pitkään tarkastella niitä. Eläimet ovat kuvissa tavallisesti syksyisessä asussaan (esim. hirvaat sarvipäisinä), mutta kuvat lienee tehty muistista keväällä tai kesällä.

Eräissä tapauksissa voidaan tarkastaa kuvien todenmukaisuus vertaamalla niitä jäätyneisiin fossiileihin. Niinpä esimerkiksi isolle jääkauden biisonille (Bison priscus) on piirretty selkään kyttyrä, jonka edessä ja takana on musta harja, ja päähän sarvet, joiden kärjet ovat taaksepäin kääntyneet. Alaskasta on hiljattain löydetty juuri tämän näköisiä biisonimuumioita.

Poronsarvi pohjolan vanhin

Täältä Pohjoismaista ei ole löydetty paljonkaan jääkauden eläimiä. Muutamia sentään tiedetään: esimerkiksi Torniosta peräisin oleva poronsarvi on todettu 36 000 vuoden ikäiseksi, ja Lohtajalta on löytynyt 25 000 vuotta vanha mammutinluu. Niinpä Fennoskandian on täytynyt olla monen vuosituhannen ajan jääpeitteetön, ja siellä on asunut arktinen eläimistö, ennen kuin jää noin  20 000 vuotta sitten taas alkoi edetä.

Jääkauden lopulta on useita löytöjä. Silloin sulaminen oli jo täydessä käynnissä. Vanhin tämän ajan Suomesta peräisin oleva löytö on naali, siis jälleen arktinen eläin. Jääkarhu on löydetty Tanskasta ja Ruotsin länsirannikolta. Myöhemmin alueelle on muuttanut monia muitakin lajeja.

Jotta saisimme yksityiskohtaisemman kuvan jääkauden arktisesta eläimistöstä, meidän täytyy mennä Veiksel-jäätiköitymisen peittämän alueen ulkopuolelle. Ryhdymme nyt tarkastelemaan erityisesti silloiselle eläinmaailmalle tunnusomaisia lajeja – niitä, joihin huomiomme kiinnittyisi, jos pääsisimme safarille Veiksel-kauden Eurooppaan.

Mammutista tiedetään paljon

Jääkauden ylivoimainen tunnuseläin on mammutti, kylmien seutujen villakarvainen norsu. Sillä oli keskeinen tehtävä monien kivikautisten heimojen taloudessa.

Jääkauden ihminen oli eskimoiden tavoin täysin metsästyksestä ja kalastuksesta riippuvainen. Teurastetusta mammutista käytettiin ilmeisesti kaikki osat, myös isot luut ja syöksyhampaat, joita voitiin käyttää rakennusaineina jääkauden niukkapuisella arotundralla.  Mammutti on myös toistuva aihe kivikauden taiteessa. Kun lisäksi on löydetty lukuisia jäätyneitä mammutteja, voimme muodostaa yksityiskohtaisen kuvan sen ulkonäöstä.

Mammutti oli norsujen sukua, ja silläkin oli kärsä ja syöksyhampaat, mutta sillä oli myös monia norsuista poikkeavia piirteitä. Jotkin erot liittyvät pakkasenkestävyyteen, kuten tukeva karvapeite, joka koostui pitkästä karvoituksesta ja tuuheasta, villavasta alusturkista. Karvojen väri vaihtelee vaaleasta ruskeaan tai mustanruskeaan, mutta nykyään otaksutaan, että alkuperäinen väri oli musta ja että pigmentti on vuosituhansien varrella osaksi tuhoutunut. Myös ihonalainen rasvakerros suojasi pakkaselta.

Korvat olivat pienet ja kärsä suhteellisen lyhyt lämmönhukan välttämiseksi. Sopeutuminen tundran karkeaan ruohoon näkyy mammutin poskihampaista, jotka jauhoivat tehokkaiden myllynkivien lailla. Norsuista mammutin erottavat myös suippo pää ja taaksepäin viettävä kyttyräselkä.

Hurjat hampaat eivät tappaneet

Komeat, valtavan suuret syöksyhampaat kaareutuvat lyyramaisesti siten, että kärjet osoittavat sisäänpäin. Nykyisen käsityksen mukaan niillä oli sosiaalinen tehtävä: mammuttiurokset käyttivät niitä pariutumisajan kaksintaisteluissa. Syöksyhampaat ovat sellaiset, että urokset tuskin pystyivät aiheuttamaan toisilleen vakavia vammoja, ja alakynteen jäänyt pääsi vetäytymään leikistä hengissä. Muutamissa jääkautisissa kuvissa näkyy taistelevia mammuttiuroksia. Mutta syöksyhampaat ovat nähtävästi sopineet myös lumen kaapimiseen pois maasta, jotta eläin pääsi käsiksi kasveihin. Tämähän on kaikkien kasveja syövien arktisten eläinten ongelma.

Mammuttilöydöt osoittavat, että näitä eläimiä esiintyi enimmäkseen mannerjään reunan tuntumassa. Luultavasti mammutit vaelsivat porojen tavoin talvisin etelään, ja samoin tekivät varmasti monet muutkin “mammuttiaron” eläimistöön kuuluvat lajit.

Mammutin kehityshistoria tunnetaan jo varsin hyvin. Tiedetään, että mammuttien suku sai alkunsa Afrikassa yli neljä miljoonaa vuotta sitten. Sieltä mammutit muuttivat Euraasiaan, ja ajan mittaan ne sopeutuivat elämään arktisessa ympäristössä. Noin kaksi miljoonaa vuotta sitten mammutit vaelsivat Pohjois-Amerikkaan ajoittain kuivuneen Beringinsalmen yli.

Jääkauden alkupuolella eläneet mammutit olivat hyvin suuria, niiden säkäkorkeus oli viitisen metriä. Myöhäisjääkauden mammutit olivat huomattavasti pienempiä. Pohjoismaiset löydöt viittaavat siihen, että säkäkorkeus jäi vajaaseen kolmeen metriin. Tästä huolimatta ne olivat varmaan hyvin vaikuttavan näköisiä eläimiä, ja mammutinmetsästys oli uskalias hanke.

Mammuttiaroilla muitakin suuria

Mammutin elinympäristössä esiintyi usein myös villasarvikuono. Se on nykyisen sumatransarvikuonon kaukainen sukulainen, vaikka luultavasti muistuttikin ulkomuodoltaan enemmän afrikkalaista leveähuulisarvikuonoa. Se ei ollut järin suuri: Galitsiasta löydetty yksilö, joka on säilynyt nahkoineen ja pehmeine osineen suola- ja öljypitoisessa kerrostumassa, on kuonon kärjestä hännäntyveen mitattuna 384 sentin pituinen.

Villasarvikuonolla oli kaksi kuonosarvea. Takimmainen oli pieni mutta etumainen hyvin kehittynyt ja aivan toisenlainen kuin nykyisin elävillä lajeilla. Sarvi oli hyvin kapea, levymäinen, ja etukulmassa näkyy tasainen kulutuspinta. Otaksumme eläimen käyttäneen sarvea eräänlaisena lumiaurana. Kääntelemällä päätään sivulta toiselle sarvikuono pystyi lappamaan lumen pois, niin että se pääsi syömään sen alla olevaa ruohoa – samaan tapaan kuin mammuttikin menetteli.

Sarvikuono ei näytä olleen merkittävä tekijä jääkauden ihmisen elämässä, sillä sitä ei näy paljonkaan kuvissa. Mutta biisoni oli tärkeä eläin. Se kuuluu jo sukupuuttoon kuolleeseen arovisenttien lajiin. Arovisentti oli nykyistä visenttiä isompi ja pitkäsarvisempi. Sillä oli runsas musta harja selässä, niskassa ja kaulan alla sekä vatsan etuosassa. Erikoinen siluetti ja selvästi muista erottuva ruumiinmuoto helpottivat sen tunnistamista etäältä. Luolamaalauksissa on monia komeita biisoninkuvia.

Useita lajeja yhä elossa

Hevonenkin oli jääkaudella suosittu riistaeläin. Ranskan Solutréssa on löydetty erään jyrkänteen alta noin sadantuhannen hevosen jäännökset. Ihminen on luultavasti monen sukupolven ajan metsästänyt hevosia tässä samassa paikassa ajamalla laumoja pakosalle niin, että ne ovat syöksyneet alas jyrkänteeltä. Lukuisissa luolakuvissa näkyy pienipäisiä hevosia, joilla on pystyssä törröttävä harja ja riippuvatsa; ne muistuttavat melko tarkasti nyt jo lähes sukupuuttoon kuollutta villihevosta. Kuvissa niillä on usein kaulassa yksi tai kaksi mustaa viirua.

Kaikkein suurin tunnettu hirvieläin oli jääkauden lopulla elänyt jättiläishirvi. Valtavien monisakaraisten lapiosarvien kärkiväli saattoi olla 3,5 metriä. Ne olivat varmasti eläimelle raskas taakka, ja ne onkin mainittu esimerkkinä raiteiltaan suistuneesta kehityksestä. Itse asiassa ne olivat kuitenkin sosiaalisia elimiä ja täyttivät varmasti tehtävänsä eli tekivät vaikutuksen vastustajaan. Mahtavuuden vaikutelmaa vahvisti suippo, kyttyrämäinen hartianseutu, joka lienee ollut musta. Tämän voi päätellä kuvasta, joka on löydetty eräästä luolasta Ranskassa. Viimeiset jättiläishirvet elivät noin 11 000 vuotta sitten.

Mammutin, sarvikuonon, arovisentin, jättiläishirven ja muiden sukupuuttoon kuolleiden lajien ohella Euroopan jääkautiseen eläimistöön kuului siis edelleen eläviä lajeja, kuten poro ja hevonen. Muita nykyisin eläviä lajeja, joiden jäännöksiä löytyy jääkautisista kerrostumista, ovat hirvi, saksanhirvi, kuusipeura, alppikauris ja gemssi sekä myskihärkä, joka sittemmin kuoli Euroopasta sukupuuttoon. Historiallisena aikana sukupuuttoon kuolleisiin lajeihin kuuluu alkuhärkä, joka on nykyisten kesynautojemme kantamuoto.

Leijona levisi laajimmalle

Kun metsästettävää riistaa oli näin runsaasti, ei ole ihme, että Euroopassa eli jääkauden aikana monia suurpetoja. Esimerkiksi karhuja oli kolmea lajia: ruskea maakarhu ja jääkarhu sekä luolakarhu, joka on jo kuollut sukupuuttoon. Luolakarhu talvehti luolissa, ja siksi siitä on saatu enemmän tietoa kuin monista muista jääkauden eläimistä. Itävaltalaisesta luolasta on löydetty laskelmien mukaan lähes 50 000 karhun jäännöksiä. Tämä ei tietenkään tarkoita, että maanosamme olisi ollut jääkaudella tulvillaan karhuja. Luolakerrostuma muodostui niin pitkän ajan kuluessa, että yhden karhun kuoleminen luolaan joka toinen tai kolmas vuosi riittää selittämään löydön valtavan suuruuden.

Hampaistosta päätellen luolakarhu oli pikemminkin kasvinsyöjä kuin aktiivinen petoeläin.

Ainoastaan lihaa syöviin eläimiin kuului leijona. Lajia edusti Euroopassa ja Siperiassa isokokoinen luolaleijona. Me saatamme mieltää leijonan tropiikin eläimeksi, mutta itse asiassa isot kissaeläimet sietävät erittäin hyvin pakkasta. Leijonan luonteenomainen sosiaalisuus – laumoina saalistaminen – on voinut edistää lajin ainutlaatuista sopeutumiskykyä. Leijonia olikin Afrikan ja Euraasian lisäksi myös Pohjois-Amerikassa ja Etelä-Amerikan länsirannikolla aina Perua myöten. Tiettävästi mikään muu villinä elävä nisäkäslaji ei ole asunut niin laajalla alueella.

Sekä leijona että leopardi, joka niin ikään eli Euroopassa jääkauden aikana, ovat sittemmin kuolleet sukupuuttoon Euraasian pohjoisosasta.

Pieniä petoja runsaasti

Näiltä leveysasteilta on hävinnyt myös luolahyeena, joka on yksi afrikkalaisen täplähyeenan rotu. Kaikki kolme edellä mainittua ovat siis yhä elävän lajin suuria pohjoisia rotuja.

Hyeenalöytöjä on erityisen runsaasti, koska eläin asui luolissa. Englantilaisessa luolassa kuolleiden yksilöiden lukumääräksi on arvioitu noin 20 000. Mielikuva hyeenasta ”raukkamaisena” raadonsyöjänä on väärä; täplähyeena on voimakas ja tehokas peto, joka saalistaa laumoina. Samaa saalistusmenetelmää käyttävät jääkaudella Euroopassa elänyt punakoira eli vuorisusi, jota on vielä jäljellä Etelä-Aasiassa, ja susi, jonka jääkautista kehityshistoriaa voidaan seurata yksityiskohtaisesti.

Erikoislaatuisia jääkauden luontokappaleita ovat sapelihammaskissat, jotka kävivät saaliin kimppuun erittäin pitkillä yläleuan kulmahampaillaan. Euroopassa lienee elänyt yksi tähän ryhmään kuuluva laji vielä Veiksel-jäätiköitymisen aikana, ja Pohjois-Amerikassa lajeja oli kaksi.

Eläimistöömme kuuluu yhä monia jääkauden petoeläimiä, kuten ilves, kettu, ahma ja useita näätäeläinlajeja. Yleensä eläimille, kuten kasveillekin, on käynyt niin, että nimenomaan suuret lajit ovat huvenneet tai kadonneet kokonaan. Suurpetojen häviäminen on varsin helppo selittää: ne kuolivat sukupuuttoon todennäköisesti siksi, että niiden saaliseläimet katosivat. Mutta mistä johtui suurten kasvinsyöjien kuoleminen?

Tuhosiko ilmasto vai ihminen?

Euroopasta katosivat mammutti, sarvikuono, myskihärkä, arovisentti ja jättiläishirvi. Pohjois-Amerikassa tuho oli vielä rajumpi, koska siellä esiintyi huomattavasti useampia suurikokoisia lajeja. Niin sanottuun megafaunaan kuului yhteensä 62 lajia – norsueläimiä, hevosia, tapiireja, onttosarvisia, hanka-antilooppeja, hirvieläimiä, kamelieläimiä, pekareita, jättiläislaiskiaisia, jättiläisvyötiäisiä – ja niistä hävisi peräti 51 lajia, siis yli 80 prosenttia!

Mistä moinen joukkokuolema johtui?

On esitetty kaksi mahdollista selitystä. Toinen perustuu jääkauden lopun ilmastonmuutokseen. Mutta interglasiaalikaudet ovat monesti aiemminkin keskeyttäneet jääkauden, ja silloin ilmasto on lämmennyt nykyisenlaiseksi. Miksi megafauna tällä kertaa olisi hävinnyt, kun se selviytyi aikaisemmistakin välijaksoista?

Toisessa teoriassa pääosaa esittää metsästävä ihminen. Yhteys näyttää erityisen selvältä Pohjois-Amerikassa: ihminen muutti sinne 12 000– 13 000 vuotta sitten, ja megafauna sammui sen jälkeisinä vuosituhansina. Mutta tämäkään syy-yhteys ei ole yksiselitteinen. Eräät löydöt viittaavat siihen, että Pohjois-Amerikassa oli ihmisiä jo hieman aikaisemmin, ja on myös epäilty, tokko siellä eläneet pienet ihmisryhmät olisivat pystyneet hävittämään sukupuuttoon niin monia eläimiä niin lyhyessä ajassa.

Ratkaisevaa selvyyttä ei ole saatu. Ehkä voidaan ajatella molempien tekijöiden vaikuttaneen yhdessä. Kun on tutkittu jääkauden ”mammuttiaroja” – sitä nimenomaista ympäristöä, jossa pohjoinen megafauna eli – on saatu viitteitä siitä, että se poikkesi kaikista nykyisin olemassa olevista.

Moni kutistui ennen katoamista

Kun tarkastelemme pienten nisäkkäiden fossiileja, jotka usein ovat hyvin tiukasti sidoksissa tiettyihin ympäristöihin, havaitsemme yhdellä ja samalla alueella lajeja, jotka ovat nykyään levinneet aivan eri seuduille ja eri biotooppiin (eli ympäristötekijöiltään erilaiselle alueelle). Tämä viittaa siihen, ettei ”mammuttiaro” ollut läheskään niin yksitoikkoinen kuin nykyajan tundra tai preeria; sen piiriin lienee itse asiassa kuulunut monia erilaisia biotooppeja.

Jääkauden suuret eläimet olivat ehkä riippuvaisia tällaisesta monimuotoisuudesta, jossa ravinnon tuotanto saavutti sesongin aikana huippunsa eri ajankohtina. Siirtymällä biotoopista toiseen, sellaiseen joka sijaitsi lähellä mutta jossa optimi osui myöhäisempään ajankohtaan, eläimet pystyivät hyödyntämään ravinnon tuotantoa pitemmän ajan ja tulemaan siten paremmin toimeen. Jääkauden aikaisten eläinten valtava koko ja yleinen ”laadukkuus” kuvastavat ehkä tätä seikkaa. Itse asiassa havaitsemme, että jääkauden lopulla monet eläimet pienenivät ennen kuin kuolivat kokonaan sukupuuttoon. Tämä viittaa ympäristön huononemiseen, kenties monimuotoisuuden vähenemiseen.

Tyypillistä on myös se, että sukupuuttoon on kuollut etenkin sellaisia eläimiä, joilla on rakenteeltaan suhteellisen yksinkertainen suolisto (esim. norsueläimet, hevoset, sarvikuonot), kun taas märehtijät, joiden neliosainen maha toimii tehokkaasti, ovat selviytyneet tilastollisesti paljon paremmin.

Tällaisessa tilanteessa supistuvat eläinkannat ovat lopulta saattaneet joutua metsästävien ihmisten uhriksi. Täysin mahdolliselta tuntuu kyllä sekin, että esimerkiksi mammutti ei kerta kaikkiaan pystynyt elämään nykyisenlaisessa ympäristössä.

Ihminen on epäilemättä hävittänyt sukupuuttoon monia eläinlajeja sekä historiallisena aikana että sitä ennen. Häntä ei ehkä kuitenkaan sovi pitää ainoana syypäänä jääkautisen eläimistön tuhoon.

Tehtävä tiistaille 22.8: Kohti uutta Pangaiaa

Kirjoita vihkoosi teksti, josta käy ilmi seuraavat asiat:

1.       Mitä tapahtui Afarin autiomaassa, mistä tutkijat innostuivat?

2.       Mikä saa aikaan mannerten repeämisen?

3.       Mikä liikuttaa laattoja?

4.       Mistä voidaan päätellä miten nykymantereet ovat liikkuneet Pangaiasta irtoamisen jälkeen?

5.       Miksi elämä suurmantereella voi olla vaikeaa?

6.       Mitä tarkoittaa

-litosfäärilaatta

-astenosfäärilaatta

-merelliset / mantereiset laatat

-alityöntövyöhyke

-keskiselänne

-St Andreasin siirros

Kohti uutta Pangaiaa

Kun ensimmäiset mantereet kohosivat alkumerestä, Maan uloin kerros eli litosfääri repesi kappaleiksi. Siitä lähtien litosfäärilaatat ovat olleet jatkuvassa liikkeessä, eikä karttapallo vieläkään ole lopullisessa hahmossaan. Tätä nykyä laattojen liike on kokoamassa mantereita yhteen. Ennustetaan, että 250 miljoonan vuoden kuluttua karttapalloa hallitsee yksi ainoa jättiläismanner, Pangaia Ultima.

Vuoden 2005 syyskuun 26. päivänä maa järähteli ja halkesi Etiopian Afarin autiomaassa, aivan sinne laskeutuneen tutkijaryhmän jalkojen juuressa. Levoton liikehdintä jatkui useita päiviä. Syys-lokakuun vaihteessa maa repeili kaiken kaikkiaan 60 kilometrin pituiselta vyöhykkeeltä. Suurimmat kuilut aukesivat satojen metrien pituisina, kymmenien metrien syvyisinä ja laajimmillaan kahdeksan metrin levyisinä. "Uusi valtameri on avautumassa", "Afrikka menettämässä sarvensa", uutisoitiin maailmalla. Runsaan metrin vuosisadassa etenevä litosfäärin ryömintä oli murtanut tiensä uutisiin.

Afarissa todellakin syntyy uutta merenpohjaa. "Vastaavaa tapahtuu kuivalla maalla vain harvassa paikassa ja samalla paikalla ehkä vain kerran muutamassa vuosisadassa", hehkutti heinäkuisessa Nature-lehdessä Freysteinn Sigmundsson Islannin yliopiston vulkanologisesta tutkimuskeskuksesta. Ainutlaatuisuudestaan huolimatta tapahtuma oli odotettavissa, sillä alue sijaitsee toisistaan erkanevien Afrikan, Arabian ja Somalian laattojen risteyksessä ja on osa laattojen loittonemisvyöhykkeille tyypillistä aktiivista hautavajoamaa.

Tutkijoiden innostusta lisää vielä se, että nyt päästiin aivan ensimmäistä kertaa satelliittitekniikan turvin kurkistamaan murtuvaan litosfääriin. Eri aikoina otettujen satelliittitutkakuvien avulla selvitettiin jopa senttimetrien tarkkuudella, miten alueen korkokuva oli muuttunut, ja analysoitiin, mitä litosfäärissä murtumahetkellä tapahtui.

Näin manner repeää

Toistaiseksi ei ole selvää, mikä panee alulle laatan hajoamisen. Toiset tutkijat vannovat valtaisien, syvältä vaipasta kumpuavien magmapylväiden nimiin. Toiset taas selittävät, ettei magmapylväitä tarvita: suuren, eristävän laatan alle vain kertyy vähitellen ylimääräistä lämpöä. Kumpikin leiri on yksimielinen siitä, että lämpö saa litosfäärin venymään ja panee mantereen natisemaan liitoksissaan.

Lopulta kivi antaa periksi ja murtuu. Syntyy yhdensuuntaisia repeämiä, joiden murtumalinjoja pitkin litosfääri vajoaa. Nämä siirrokset tuottavat repeämälaaksomaiseman, joka on tyypillinen laattojen erkanemisvyöhykkeelle.

Siirrostumisen lisäksi repeämälaaksojen alueella on tulivuoritoimintaa ja maanalaisia magmapurkauksia, muistuttavat Etiopian kamaran repeilyä analysoineet tutkijat. He raportoivat Naturessa, että litosfääriin tunkeutuva magma riittää työntämään kiilaa maankuoreen ja saa sen murtumaan laajalta alueelta jo ennen kuin jännitys kivessä yltää siirrosten syntymiselle otollisiin lukemiin.

- Laattojen erkaneminen alentaa painetta vaipassa ja nostattaa kivisulaa magmakammioihin lähelle maanpintaa, selvittää Leedsin yliopiston tutkija Tim Wright Nature Podcastin haastattelussa. Hän arvioi, että Afarissa maankuoreen purkautui 2,5 kuutiokilometriä basalttista magmaa - määrä, jolla täyttäisi Helsingin Olympiastadionin noin 1 400 kertaa. - Kun magmakammion paine sitten saavuttaa kriittisen pisteen, kammio murtuu ja magmaa purskahtaa halkeamaan, Wright selittää.

Painovoima liikuttaa laattoja

Laattojen repeämisen ohella on tutkittu kokonaisten laattojen liikkeiden syitä, ja tutkijoiden käsitys tästä asiasta on hiljan muuttunut.

Pitkään liikuttajina on pidetty vaipan lämpöeroista johtuvia pystysuuntaisia pyörteilyjä eli konvektiovirtauksia.

Vanha malli passiivisina liukuhihnalla kellivistä laatoista ei kuitenkaan vastaa todellisuutta, vaan litosfääri näyttää hallitsevan myös allaan olevan vaipan virtauksia.

Nykykäsityksen mukaan pääasiallinen laattojen liikkeitä ylläpitävä voima on vajoamisveto (slab pull). Se muodostuu merenpohjan laatoissa, kun jäähtynyt ja tiivistynyt laatan reuna uppoaa allaan olevaan maapallon vaippaan. Vajoaminen vetää koko laattaa perässään. Laatan liikettä syntysijoiltaan valtameren keskiselänteeltä uppoamisalueelleen alityöntö- eli subduktiovyöhykkeelle voi verrata reunasta nykäistyyn pöytäliinaan, jonka painovoima vetää pöydältä alas

Suomestakin merenpohjaa

Maapallon pinnalla lipuu parhaillaan kolmetoista päälaattaa ja useita niiden reunoille syntyneitä pikkulaattoja.

Laatta-alueet eivät kaikkialla ole selväpiirteisiä, vaan esimerkiksi Euraasian ja Afrikan laattojen väliin on vaikea vetää terävää rajaa.

Laattojen lukumäärä ja koko on vaihdellut aikojen myötä, ja niiden liike on vuosimiljardien kuluessa heitellyt manneralueita sinne tänne. Esimerkiksi vaikka Suomi nyt sijaitsee kaukana laatan reunalta, meidän kallioperässämme on todisteita laatan saumakohdan myllerryksistä: vuorten poimuttumisista, tulivuorten purkauksista ja uuden merenpohjan syntymisestä.

Jättiläismantereita oli monta

Noin 350-165 miljoonaa vuotta sitten Maan kartalla oli vain yksi ainoa manner. 1900-luvun alussa mannerliikuntateorian isä meteorologi Alfred Wegener antoi tälle jättiläiselle nimen Pangaia, Kaikkimaa.

Repeytyessään irti Pangaiasta nykyiset mantereet saivat ääriviivansa ja lähtivät kukin omaan suuntaansa kohti nykyistä sijaintiaan.

Nykymantereiden liikkeet Pangaiasta irtoamisen jälkeen voi lukea merten pohjasta. Kivet sisältävät magneettisia mineraaleja, jotka sulassa järjestyvät vallitsevan magneettikentän suuntaisesti kuin pienet kompassineulat. Kiven jähmettyessä ne jäävät osoittamaan silloisen kentän suuntaa. Koska Maan magneettikentän napaisuus ajoittain kääntyy ja keskiselänteillä koko ajan syntyy uutta merenpohjaa, pohjaan muodostuu magnetoitumisraidoitus, jota kartoittamalla saadaan tietoa litosfäärilaattojen liikkeistä.

Pangaia ei suinkaan ollut maapallon historian ensimmäinen eikä viimeinenkään jättiläismanner. Nykyarvion mukaan mantereet kokoontuvat yhteen noin 500-100 miljoonan vuoden välein. Todisteita on neljästä Pangaiaa edeltäneestä mannerjättiläisestä, joiden vaiheita on tutkittu mittaamalla mannerten kiviin tallentunutta magnetismia sekä tulkitsemalla muita kiviin arkistoituneita jälkiä, kuten fossiililajistoa ja merkkejä vuorten poimuttumisista tai jääkausista. Seuraavan jättiläisen ennustetaan hallitsevan maapallon karttakuvaa noin 200-250 miljoonan vuoden kuluttua.

Nykyisin Atlantti laajenee

Mutta ennen kuin kurkotetaan niin kauas tulevaisuuteen, tarkastellaan tämän hetken laattaliikuntoja.

Itä-Afrikka siis on irtautumassa emämantereestaan. Samalla Afrikan laatan pohjoisosa puskee päin Eurooppaa. Australia puolestaan on törmäyskurssilla Kaakkois-Aasian kanssa. Kalifornia liukuu pohjoiseen Alaskaa kohti. Tyynen valtameren allas on hitaasti supistumassa. Sen sijaan Atlantin ja Intian valtameren altaat jatkavat laajentumistaan.

Laattojen liike yltää keskimäärin muutamien senttimetrien vuosivauhtiin, mikä vastaa suunnilleen kynnen kasvua, eikä se vauhdikkaimmillaankaan ylitä 20:tä senttimetriä vuodessa. Ilman satelliitteja ja gps-verkon liikenopeusmittauksia meidän näkökulmastamme vaikuttaisi siltä, että litosfääri pysyy paikallaan eikä karttakuvassa tapahdu minkäänlaisia muutoksia.

Miljoonina vuosina ero näkyy

Vuosimiljoonien aikana tarkasteltuna tilanne on kuitenkin toinen. Oletetaan, että maapallon litosfäärilaattojen liike jatkuu samansuuntaisena ja yhtä nopeana kuin nykyisin, ja siirrytään pikakelauksella ajassa eteenpäin.

Kestää ehkä vielä miljoonisen vuotta, ennen kuin vesi tulvii Afrikan sarven repeämälaaksoon. Kymmenen miljoonan vuoden kuluttua kapea salmi on auennut Punaisenmeren levyiseksi merialueeksi, joka erottaa Afrikan itäosan muusta mantereesta nykyisen hautavajoaman linjaa pitkin.

Kaliforniassa Tyynenmeren laatta jatkaa työntymistään Alaskaa kohti St Andreasin siirrosta pitkin hiertäen samalla vastakkaiseen suuntaan matkaavaa Pohjois-Amerikan laattaa. Jos liike jatkuu nykyvauhtia, Los Angeles, joka nyt sijaitsee runsaat 500 kilometriä San Franciscon eteläpuolella, siirtyy 16 miljoonassa vuodessa sen pohjoispuolelle. Luvassa on lisää maanjäristyksiä!

Pangaian vitsauksina kuivuus ja megamonsuuni Satojentuhansien ja miljoonien vuosien aikana laattatektoniikka muuttaa merkittävästi ilmastoa. Mantereen siirtyminen leveysasteelta toiselle tietysti mullistaa paikalliset olot. Toisaalta muutokset mannerten ja merien keskinäisessä sijainnissa panevat merien virtauksen ja ilmakehän kierron kokonaan uusiksi. Suuren yhtenäisen manneralueen syntyminen heikentää meren ilmastollisesti tasapainottavaa vaikutusta. Jättiläismantereella ilmasto sahaa äärimmäisyydestä toiseen. Muinaisen Pangaian rutikuivissa sisäosissa vuorottelivat paahtavat kesät ja jäätävät talvet. Rannikoita taas pieksivät kuivan kauden jälkeen megamonsuunin tuomat sateet. Tulevaisuuden Pangaia Ultimaa peittänevätkin rannikkoalueita lukuun ottamatta laajat autiomaat, joihin kosteat henkäykset mereltä eivät koskaan yllä. Sen sijaan mantereen luoteisosien tuulenpuoleisilla rannikoilla levittäytyy runsaiden sateiden ruokkima vehreä metsä, arvelee tutkijatiimi kirjassa Maapallon villi tulevaisuus (Otava 2003). Elämä suurmantereella voi olla haastavaa. Muinaisella Pangaialla riehui mahtavien laavapurkausten sarja, jonka ehkä laukaisi laajan mannermassan lämmöneristysvaikutus. Purkaukset nostivat ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta, jolloin maapallon keskilämpötila kohosi, merten kierto hidastui ja merellä ja maalla kärsittiin happikadosta. Jyrinän ja paukkeen saattelemana eliömaailma syöksyi joukkotuhokierteeseen. Pahin Pangaian ajan massasukupuutoista oli samalla koko elämän historian suurin. Se sattui permikauden lopulla 250 miljoonaa vuotta sitten. (Ks. Mikä aiheutti viisi maailmanloppua?, Tiede 4/2007, s. 16-21.)

50 miljoonaa varminta vuotta

Sitten otetaan aimo harppaus ja vilkaistaan maapallon karttakuvaan 50 miljoonan vuoden kuluttua. Tähän asti ennusteet ovat suhteellisen varmoja, sillä ne on johdettu antamalla laattojen yksinkertaisesti jatkaa nykyistä liikettään, vakuuttaa Nasan verkkolehden haastattelussa yhdysvaltalaisgeologi Christopher Scotese. Hän on omistautunut laattojen liikunnoille jo 30 vuotta ja ylläpitää menneisyyden ja tulevaisuuden karttakuvia julkaisevaa nettisivustoa.

Nykyiseen verrattuna mantereet näyttävät olevan hieman vinksallaan. Pohjois-Amerikka on kiertynyt vastapäivään, Euraasia taas myötäpäivään. Fennoskandia sijaitsee etelämpänä kuin nykyisin, ja Britteinsaaret ovat joutuneet lähemmäs pohjoisnapaa.

Atlantti on laajentunut entisestään. Afrikan ja Euraasian mantereet ovat yhdistyneet. Välimerta ei enää ole, vaan sen paikalla ko¬hoaa koko Etelä-Eurooppaa ja Lähi-itää halkova Himalajan korkuinen vuorijono.

Itä-Afrikka on taas kiinni emämantereessa. Itä-Afrikan hautavajoamaan syntyvä meriallas ei sittenkään yllä valtamereksi asti, koska Afrikan laatta pyrkii pohjoiseen ja kahlitsee eroon pyristelevän Somalian laatan tiukasti itsensä ja Arabian laatan väliin. Eteläisellä pallonpuoliskolla Australia on rantautumassa Kaakkois-Aasiaan.

Sitten rakentuu Pangaia

Kun visioidaan karttakuvaa yli 50 miljoonan vuoden päähän, ennustaminen mutkistuu. Voi esimerkiksi vain arvailla, milloin ja mihin uusia laattojen alityöntövyöhykkeitä syntyy.

Scotese arvelee, että Australia jatkaa edelleen työntymistään kohti Aasiaa. Sen vasen olkapää jumittuu ja saa mantereen kiertymään. Lopulta Australia törmää Borneoon ja Etelä-Kiinaan. Myös Antarktis lipuu kohti Aasiaa ja on 150 miljoonan vuoden kuluttua törmännyt Australiaan. Atlantin itä- tai länsirannikolla merenpohjalaatta alkaa vajota mantereisen laatan alle, ja Atlantin allas alkaa kutistua. Scotese ennustaa, että 150 miljoonan vuoden päästä pohjoinen osa Atlantin keskiselänteestä on vajonnut Pohjois-Amerikan itärannikon alle ja rannikkoa reunustavat korkeat vuorijonot.

Noin 250 miljoonan vuoden päästä Atlantti on sulkeutunut. Yksi ainoa mannerten yhteenliittymä peittää kokonaan toisen karttapallon puolikkaan, toisella puolella lainehtii entisestään levinnyt Tyynimeri. Pohjois-Amerikka on kiinnittynyt Afrikkaan, mutta ei samalle kohtaa kuin mistä se alun perin lähti, vaan etelämmäs, Scotese uskoo.

Etelä-Amerikka on kiertynyt Afrikan eteläkärjen ympäri ja Intian valtameri kutistunut pieneksi sisämereksi. Euraasia-Afrikka-Amerikan eteläpuolelle jääneeseen Australiaan kiinnittynyt Antarktis kurottaa jälleen etelänavalle. Uudelle jättiläiselle on annettu nimikin: Pangaia Ultima, edeltäjänsä mukaan.

Eeva Mäkelä on Saksassa asuva filosofian tohtori, geologi ja vapaa toimittaja.

Näin laatat liikkuvat

Litosfääri eli maapallon kuori ja vaipan ylin kerros rakentuu palapelin tavoin erikokoisista laatoista. Jäykät litosfäärilaatat liukuvat niitä tiheämmän, pehmeän ja taipuisan astenosfäärin päällä. Hitaasti virtaavan astenosfäärin lämpötila on lähellä sulamispistettä.

Merelliset laatat ovat ohuita ja rakentuvat basaltista, mantereiset laatat paksuja ja koostuvat pääosin kevyemmistä graniittisista kivilajeista.

Uutta merenpohjan litosfääriä syntyy jatkuvasti keskiselänteillä, ja vanha merenpohja vajoaa vaippaan alityöntö- eli subduktiovyöhykkeillä. Uusia mantereisia kivilajeja syntyy alityöntövyöhykkeillä ja mannerten törmäyksissä.

Teoriaa litosfäärin laattarakenteesta ja laattojen liikkeistä sanotaan laattatektoniikaksi.

Laattojen loittonemiskohtiin syntyy keskiselänteitä. Eri merten keskiselänteet ovat yhteydessä toisiinsa ja muodostavat maapallon pisimmän vuorijonoketjun. Sen huiput nousevat paikoin meren pinnan yläpuolelle esimerkiksi Islannissa ja Azoreilla.
Kahden laatan törmätessä syntyy vuoria. Merellisen ja mantereisen laatan kohdatessa merellinen vaipuu vaippaan. Nousee tuliperäinen vuoristo, kuten Andit. Kahden merellisen laatan törmäyksessä toinen laatta työntyy toisen alle. Syntyy syvänmeren hauta ja kohoaa tulivuorisaaria, kuten Japani. Kahden mantereisen laatan kolarista kohoaa poimuvuoristo, kuten Alpit tai Himalaja.
Laatat voivat myös hangata kylki kyljessä toisiaan vasten, kuten Kaliforniassa St. Andreasin siirroksen kohdalla. Kitka lukitsee laatat, mutta aikanaan jännitykset laukeavat järisyttävin seurauksin.

Repeämä - valtameri - vuoristo

Valtameren elämänkaari alkaa repeämänä mantereessa, jatkuu leviämisenä merialtaaksi ja päättyy poimuvuoristoon, kun meri on taas kadonnut mannerten törmäyksessä. Näin esimerkiksi Atlantti häviää aikanaan, kun mantereet yhtyvät Pangaia Ultimaksi.

1. Repeämälaakso halkoo mannerta. Vastakkaisiin suuntiin pyrkivien laattojen rajalla manner rakoilee ja litosfääri vajoaa. Syntyy repeämälaakso, sellainen kuin esimerkiksi Itä-Afrikan hautavajoama.

2. Loittonevien mannerpuoliskojen väliin aukeaa meriallas. Laattojen saumakohtaan työntyy vaipasta basalttista laavaa - uutta merenpohjaa. Loittonemisen jatkuessa mannerpuoliskojen väliin avautuu meriallas. Toistuvat laavapurkaukset nostavat merten pohjalle loivarinteiset keskiselänteet. 

3. Vanha merenpohjalaatta alkaa vajota. Merellinen litosfääri matkaa yhä kauemmas keskiselänteeltä. Samalla se jäähtyy ja tiivistyy, kunnes se noin 200 miljoonan vuoden kuluttua on niin raskasta, että se sukeltaa alla olevaan astenosfääriin. Paikalle syntyy syvänne ja subduktio- eli alityöntövyöhyke. Vajotessaan merellinen laatta sulaa osittain. Siitä erkanevat kivisulat nousevat mantereiseen laattaan, ja kiteytyy uusia mantereisia kivilajeja.

4. Vastakkaiset rannikot lähestyvät jälleen toisiaan. Jos keski¬selänne ei ehdi yhtä nopeasti tuottaa uutta merenpohjaa kuin alityöntövyöhykkeet nielevät, valtameren allas alkaa kutistua. Samalla keskiselänne lipuu kohti nielua, kunnes sekin hotkaistaan. Lopulta valtameren erottamat rannikot puskevat jälleen yhteen noin 400 miljoonaa vuotta kestäneen eron jälkeen. Saumaan kohoaa massiivinen poimuvuoristo.

Satelliitit mittaavat liikkeitä

Laattojen nykyistä liikettä mitataan gps-verkon avulla. Mittauksia varten satelliittipaikannuslaitteita on sijoitettu mantereille mahdollisimman lähelle laattojen rajaa.

Satelliiteista on apua myös maankamaran muutosten tutkimisessa. Esimerkiksi tulivuoren kraatterin paisumista tai maankuoren halkeilua voidaan seurata eri aikoina otetuista satelliittitutkakuvista jopa senttimetrien tarkkuudella.

Espoon Otaniemen voimalaitos

lue seuraava teksti joko tästä blogista tai linkistä http://www.hs.fi/kuukausiliite/a1472612010687

ILTAPÄIVÄLLÄ ELOKUUN 5. PÄIVÄNÄ vuonna 2010 San Josén kaivoksessa Chilessä sattui onnettomuus. Yli satavuotiaan kupari- ja kultakaivoksen kuilu romahti, ja 33 kaivosmiestä jäi loukkuun.

Pelastustyöntekijät ryhtyivät poraamaan kaivoskuiluihin pieniä reikiä löytääkseen eloonjääneitä, ja 17 päivän kuluttua se onnistui. Se oli suuri uutinen. Nyt miehille voitiin toimittaa vettä ja ruokaa 700 metrin syvyyteen, mutta tarvittaisiin paljon suurempi tunneli ennen kuin heidät voitaisiin nostaa ylös.

Vaaralliseen ja vaikeaan urakkaan ryhtyi kolme kansainvälistä porausalan yritystä. Kaivos oli vanha, ja oli syytä pelätä, että pelastusoperaation takia se voisi romahtaa lisää.

Kallioperä Atacamassa oli kovaa. Koko ajan kohdattiin uusia teknisiä ongelmia. Lopulta, kaksi kuukautta ja neljä päivää onnettomuudesta, yksi ryhmistä onnistui puhkaisemaan puoli metriä leveän pelastustunnelin miesten luo. Kaikki 33 saatiin nostetuksi turvaan.

Media seurasi operaatiota herkeämättä. Chileläiset kaivosmiehet opittiin tuntemaan nimeltä: Luis, Florencio, Mario, José...

Pelastushanke kiehtoi myös pientä ryhmää suomalaisia. He olivat kiinnostuneita uusiutuvasta energiasta, ja kun muut jännittivät, kuinka pitkään chileläiset pysyvät hengissä maan alla, he seurasivat internetistä porausoperaation teknisiä yksityiskohtia.

JUKKA GRÖNDAHL / HS

Tero Saarno

Yksi ryhmän jäsenistä oli Tero Saarno. Hän pani merkille, että nopeimmin kalliota porasi chileläisten ja amerikkalaisten yhteisyritys. Erityisesti häntä kiinnostivat tämän ryhmän käyttämät vasaraporat. Sellaisille olisi käyttöä Suomessa, jos ne tosiaan toimivat noin hyvin.

KYPÄRÄPÄINEN TERO SAARNO harppoo työmaan portille. Hän on 35-vuotias diplomi-insinööri, pitkä ja parrakas.

Chilen onnettomuudesta on kulunut kuusi vuotta. Ilman sitä Saarno ei ehkä olisi tässä. Ilman sitä ei ehkä olisi tätä työmaata.

Enää Saarno ei ole start up -yrittäjä vaan tuotantojohtaja suomalaisessa energiayhtiössä St1 Deep Heatissä. Se rakentaa tähän, Espoon Otaniemeen, Suomen ensimmäisen geotermistä lämpöä tuottavan voimalaitoksen.

Sitä varten on porattava kaksi reikää peruskallioon seitsemän kilometrin syvyyteen. Se on melkein kolme kertaa niin syvällä kuin mihin Suomessa on tähän saakka porattu.

Reiästä tulee niin syvä, että se ulottuisi Otaniemestä Rautatientorille.

Saarno pujottelee vesilätäköiden, työmaakoppien, pumppujen ja varageneraattorien välistä poraustornin luo. Samanlaisia laitteita on öljynporauslautoilla. Nämä on tuotu Saksasta, ja saman valmistajan kalustolla on menty Alppienkin läpi.

Siinä, Tero Saarnon jalkojen juuressa, on kahdesta reiästä ensimmäinen. Pyöreän teräsputken reunustama musta aukko, jonka läpimitta on kolmisenkymmentä senttiä.

Se ulottuu nyt pystysuoraan 3 325 metrin syvyyteen Espoon alle. Pohjalla, tuolla jossain, on 55 astetta lämmintä.

”Älä vaan pudota sinne mitään”, Saarno sanoo.

KUN AURINKO SYNTYI, materiaa jäi yli, ja tästä ylijäämästä muodostui pieniä möykkyjä. Ne olivat planeettojen alkuja. Möykyt alkoivat vetää puoleensa hiukkasia ympäröivästä avaruudesta. Pölyhiukkaset kerääntyivät kiviröykkiöiksi, jotka törmäilivät toisiinsa tai liittyivät yhteen.

Yksi alkuplaneetoista oli Maa – se, josta sitten seuraavan 4,5 miljardin vuoden aikana syntyi tämä maapallo, jolla nyt elää yli seitsemän miljardia ihmistä.

Jokainen Maahan törmännyt hiukkanen kasvatti sen kivimassaa, ja jokaisen hiukkasen sisältämä liike-energia muuttui lämmöksi.

Tuo lämpö alkoi varastoitua Maan sisäosiin. Muutamien satojen miljoonien vuosien kuluttua siellä oli niin kuuma, että rauta suli. Painava rauta valui Maan keskelle ja nosti lämpö-tilaa jo pariin tuhanteen asteeseen.

Tämän jälkeen myös suurin osa maapallon kivimassasta suli. Vain pintaan jäi kiinteä kivikuori, joka toimi kuin eriste.

MAAN KUORI ON OHUT kuin omenalla. Mantereilla sen paksuus vaihtelee 20 kilometristä 70:een. Merien alla se on vieläkin heiveröisempi, tuskin viidestä kymmeneen kilometriä.

Kuoren alla on vaippa. Sen ylimmät kerrokset ovat nekin vielä kiinteää kiveä. Kuorta ja vaipan ylintä osaa kutsutaan litosfääriksi eli Maan kivikehäksi. Kaikkiaan sen paksuus on pari–kolmesataa kilometriä.

Litosfääri on jakautunut palasiin kuin pikkulasten kömpelöt puupalapelit. Palaset ovat mannerlaattoja. Ne kelluvat ja liikkuvat vaipan tulikuuman, puuromaisen kiviaineksen päällä. Joskus ne sivuavat toisiaan tai törmäävät toisiinsa ja aiheuttavat maanjäristyksiä.

Vaippa on paksu, kolmetuhatta kilometriä. Sen alaosiossa lämpötila on kohonnut noin neljääntuhanteen asteeseen. Vaipan alla on maapallon ydin: ensin sula, sitten kiinteä. Ytimessä on kuuminta, kuusituhatta astetta.

Maapallon kuori on paksuimmillaankin vain 70 kilometriä.

Mannerlaattojen reuna-alueet ovat tuliperäisiä. Siellä maapallon sisäosien kuumuus työntyy suoraan Maan pintaan. Voimme nähdä, tuntea ja haistaa tämän tulivuorenpurkauksissa ja kuumissa lähteissä. Tiedetään, että ainakin jo antiikin roomalaiset käyttivät kuumien lähteiden vettä kylpemiseen. Esi-isiemme on siis täytynyt aavistaa, että maan sisällä on kuuma.

1600-luvulla ihmiset kykenivät kaivamaan kaivoksia jo muutamien satojen metrien syvyyteen. Silloin huomattiin, että mitä syvemmälle mentiin, sitä kuumemmaksi muuttui.

1800-luvun alkupuolella italialaiset keksivät käyttää kuumien lähteiden höyryä kemianteollisuudessa. Pian sillä lämmitettiin talojakin. Vulkaaninen Islanti alkoi hyödyntää kuumia lähteitään lämmityksessä 1940-luvulla – ennen Reykjavik oli kivihiilen saastuttama kaupunki.

”Maan sisällä on lämpöä, joka syntyi silloin, kun planeetta Maakin syntyi”, sanoo Helsingin yliopiston geofysiikan professori Ilmo Kukkonen. ”Koska kivi on huono johtamaan lämpöä, tuo lämpö on vieläkin siellä vankina.”

Tätä lämpöä voi kutsua vaikkapa maapallon alkuperäiseksi lämmöksi. Sen lisäksi maapallon kuoressa ja vaipassa olevat radioaktiiviset alkuaineet uraani, torium ja kalium tuottavat hajotessaan koko ajan uutta lämpöä.

”Kaksi kolmasosaa pintaan tulevasta geotermisestä lämmöstä on syntynyt radioaktiivisesta hajoamisesta”, Kukkonen sanoo. ”Kolmasosa tulee syvältä Maan vaipasta ja ytimestä.”

Samaan aikaan maapallo jäähtyy, mutta hitaasti. Suomessa tämä niin sanottu geoterminen lämpövuo on vain noin 0,04 wattia neliömetriä kohti – aika vähän, jos sitä vertaa vaikkapa 40 watin hehkulamppuun.

Jäähtyminen on niin hidasta, että vaipan alaosien neljäntuhannen asteen lämpötilan on arvioitu laskeneen vain runsaat kolmesataa astetta kolmessa miljardissa vuodessa.

Maapallon sisältä tulevaa lämpöenergiaa sanotaan geotermiseksi energiaksi. Etelä-Suomessa Maan kuori lämpenee alas mentäessä noin 18 astetta kilometriä kohti. (Geoterminen lämpö ei siis ole sama asia kuin maalämpö, joka on maahan sitoutunutta auringon energiaa. Sitä on maassa noin 15 metriin asti.)

Aurinko- ja tuulienergian tavoin geoterminen energia ei tuota ilmastoa lämmittäviä hiilidioksidipäästöjä. Lisäksi sillä on etu, jota aurinko- ja tuulienergialla ei ole: sen määrä ei vaihtele sään, vuorokauden tai vuodenaikojen mukaan.

Aurinko- ja tuulienergian tavoin geotermistä energiaa pidetään uusiutuvana. Eihän se varsinaisesti uusiudu, mutta koska maapallon lämpövarat ovat niin valtavat, ihmiskunnan mittakaavassa ne ovat rajattomat.

Tutkijat ovat laskeneet, että pelkästään Yhdysvalloissa voidaan ottaa käyttöön niin paljon geotermistä energiaa, että se vastaa 2 000-kertaisesti Yhdysvaltain nykyistä energiankulutusta. Ja jos tekniikka paranee, määrä pystytään moninkertaistamaan.

Se kuulostaa pökerryttävältä. Halvan öljyn aikana geoterminen lämpö ei synnyttänyt erityistä kiinnostusta, mutta nyt ajatellaan toisin.

On vain yksi ongelma: tuliperäisiä seutuja lukuun ottamatta geoterminen lämpö on tuolla jossain syvällä meidän alapuolellamme.

Suomessa se tarkoittaa kuutta seitsemää kilometriä kovaa kalliota.

TERO SAARNO KÄVELEE poraajien ohi St1:n työmaalla. Hän näyttää maassa lojuvaa poranterää, joka on iso kuin betoniporsas ja painaa toistasataa kiloa. Se on käyttökelvoton: kärjessä olevat teollisuustimantilla päällystetyt nastat ovat irronneet, kun ne ovat naputtaneet yötä päivää Otaniemen alla, kaksikymmentä iskua sekunnissa.

JUKKA GRÖNDAHL / HS

Vasaraporan terästä on irronnut nastoja.

Porattaessa yksi terä on kestänyt keskimäärin kaksi–kolmesataa metriä, sitten on pitänyt vaihtaa uusi. Mitä syvemmällä ollaan, sitä kauemmin terän vaihto kestää. Porattaessa poran varsi kootaan 10 metriä pitkistä teräsputkista, ja kun viimeisen putken päässä oleva terä pitää vaihtaa, sadat putket pitää nostaa ylös ja irrottaa yksi kerrallaan. Kolmen kilometrin syvyydessä terän vaihto kesti 15 tuntia.

Ensimmäisen reiän poraaminen aloitettiin myöhään keväällä. Reikä eteni jopa 150 metriä vuorokaudessa, parhaina hetkinä 25 metriä tunnissa. Se on uuden poraustekniikan ansiota. Kun tähän viereen kairattiin viime vuonna muutaman sentin koereikä, kesti kaksi kuukautta saada se kahteen kilometriin.

Nyt uusi Suomen syvyysennätys on siis 3 325 metriä. Työmaalla sitä ei juhlittu. Kun vanha ennätys ohitettiin, St1:n Facebook-sivulla kerrottiin, että ”tältä syvyyksissä nyt sitten näyttää”. Kuvassa oli pelkkä musta ruutu. Se oli teekkarihuumoria.

Elokuun lopussa aloitettiin toinen reikä. Se tulee ensimmäisen viereen kymmenen metrin päähän. Sitä porataan pystysuoraan yhtä syvälle kuin ensimmäistä, kolmeen kilometriin. Sen jälkeen vaihdetaan paineilmalla toimiva vasarapora vesikäyttöiseen ja jatketaan seitsemään kilometriin. Siihen asti kaiken pitäisi sujua hyvin. Vaikein vaihe seuraa vasta sitten.

JUKKA GRÖNDAHL / HS

Geolämpövoimalan lämpökaivoja porataan Espoossa vuorokauden ympäri.

NELJÄ VUOTTA SITTEN yhtiökumppanit Tero Saarno, Rami Niemi ja Markku Roth ottivat yhteyttä St1:n pääomistajaan Mika Anttoseen. He olivat tehneet laskelmia. Nyt tarvittiin rahoittaja.

He rakentaisivat geotermisen lämpövoimalan. Se tuottaisi kaukolämpöä yhtä luotettavasti kuin vanhat kivihiilellä, maakaasulla tai puuhakkeella toimivat laitokset mutta ilman hiilidioksidipäästöjä ja selvästi halvemmalla. Polttoaine, geoterminen lämpö, olisi ilmaista.

Kalleinta olisi poraaminen. Reikien pitäisi olla seitsemän kilometriä syviä, ja niitä tarvittaisiin kaksi.

Kun geotermisen lämmön käyttö alkoi lisääntyä Ranskassa 1980-luvulla, Imatran Voima tutki sen mahdollisuuksia Suomessa. Siihen aikaan kallioperän kairaaminen oli kuitenkin hidasta ja kallista. Ei sellaiseen uskallettu ryhtyä.

Saarno ja hänen yhtiökumppaninsa uskoivat, että toisin kuin 30 vuotta sitten nyt hanke kannattaisi. Poraustekniikat olivat parantuneet, varsinkin vasaraporaus.

Mika Anttonen on yksi varakkaimmista suomalaisista Herlinien jälkeen. Hän on koulutukseltaan energiatekniikan diplomi-insinööri, kuten Tero Saarnokin. Ennen ryhtymistään yrittäjäksi hän teki raakaöljyn trading-kauppaa öljy-yhtiö Nesteellä.

Anttonen johti menestyvää huoltoasemaketjua mutta puhui uusiutuvan energian puolesta. Hän halusi kehittää öljyä korvaavia energiamuotoja, kuten pientalojen ja liikerakennusten lämpökaivoja.

Anttosen mielestä ajatus Suomen ensimmäisestä suuresta geolämpövoimalasta kuulosti hyvältä.

KAAVIOKUVASSA KAIKKI NÄYTTÄÄ niin yksinkertaiselta. On kaksi seitsemän kilometrin syvyyteen ulottuvaa reikää. Toiseen kaadetaan vettä. Se valuu reiän pohjalta kallion sisälle, jossa vesi kuumenee muutaman vuorokauden aikana 120-asteiseksi. Sitten se pumpataan toisen reiän kautta ylös 100-asteisena ja sillä lämmitetään taloja.

Näin vesi lämpiää seitsemän kilometrin syvyydessä.

Pariisissa on noin 40 tällä periaatteella toimivaa kaukolämpövoimalaa. Mutta siellä kallioperä on kalkkikiveä. Jo parin kilometrin syvyydessä on niin kuumaa, ettei syvemmälle tarvitse porata. Huokoista kiveä on helppo porata, ja vesi virtaa hyvin. Pariisin alla onkin eräänlainen järvi, johon vedet ovat aikoinaan valuneet ja josta kuumaa vettä pumpataan.

Otaniemessä kallioperä on sellaista kuin se Suomessa on, ikivanhaa ja kivikovaa. Graniittia, gneissiä, kvartsia, vähän anfiboliittia siellä täällä. Samanlaista kiveä näkee, kun katselee valtateiden kallioleikkauksia.

Miten tällaisen kiven sisällä voidaan kuumentaa vettä? ”Siellä on rakoja”, Tero Saarno sanoo. ”Säröjä.”

Kun ensimmäinen rei’istä on porattu seitsemän kilometrin syvyyteen ja sen sisäpuoli on vuorattu teräsputkella, tapahtuu seuraavaa:

Reikään pumpataan vettä kovalla paineella. Vesi avaa kalliossa olevia rakoja suuremmiksi. Kun rako kasvaa kymmenkertaiseksi, vedenjohtavuus lisääntyy tuhatkertaiseksi.

”Tutkimusten perusteella meillä on jonkinlainen aavistus siitä, millaisia rakovyöhykkeitä siellä on”, professori Ilmo Kukkonen sanoo. Tiedetään esimerkiksi, että mannerlaattojen voimat puristavat Euraasian laattaa kaakosta luoteeseen. Se on tavallisin jännityssuunta suomalaisessa kalliossa. Jännitystilat vaikuttavat siihen, mihin suuntaan rakoilua syntyy.

Kova vedenpaine aiheuttaa ”seismistä natinaa”. Sitä seurataan kuuntelulaitteilla, geofoneilla, joita on noin kolmensadan metrin syvyydessä kymmenessä paikassa eri puolilla pääkaupunkiseutua. Paras ja tarkin niistä on kahden kilometrin syvyydessä siinä koereiässä, joka kairattiin Otaniemeen viime vuonna.

”Voimme kuunnella geofoneilla, mihin suuntaan ensimmäiseen reikään pumpattu vesi lähtee kulkemaan”, Tero Saarno sanoo. ”Sieltä kuuluu pieniä rasahduksia ja kohinaa.”

Geofonien toimintaa seurataan jo nyt. Sitä varten St1 on palkannut muiden muassa kokeneen geofyysikon ja tutkijan Peter Learyn. Hän istuu Otaniemessä vanhan lämpölaitoksen käytöstä poistetun turbiinin vieressä mittalaitepatteriston ja tietokoneruutujen keskellä.

Harmaahiuksisen brittiherran tee jäähtyy kuohuviinilasissa pöydällä. Lasi näyttää siltä, ettei sitä ole vähään aikaan pesty.

”Mä tuon sulle teekupin”, Saarno sanoo.

Täältä käsin Leary kuulee, mitä tapahtuu maan alla. Geofonien vastaanottamista signaaleista piirtyy käyrät tietokoneelle. Joka sekunti tulee tuhat signaalia.

”Kuulemme, kun Hernesaaren rakennustyömaalla nostetaan ja pudotetaan jotain painavaa”, Leary sanoo.

”Olemme jo ennen poraamista havainneet pienempiä maanjäristyksiä kuin ne, joita viranomaiset havaitsevat, koska mittalaitteemme on kahden kilometrin syvyydessä.”

Maanjäristyksistä puheen ollen: vuodenvaihteessa 2006–2007 Baselissa Sveitsissä keskeytettiin geotermisen lämpövoimalan rakennustyöt, kun veden pumppaaminen kallioon aiheutti maanjäristyksiä. Suurimpien voimakkuus oli vain 3,1–3,4 Richterin asteikolla mitattuna. Mutta kun kaupunki alkoi täristä keskellä yötä, asukkaat säikähtivät. Ihan ymmärrettävää, koska vuonna 1356 iso osa Baselista tuhoutui suuressa maanjäristyksessä.

”Baselissa on iso Alppien siirrosvyöhyke. Siellä on usein pieniä maanjäristyksiä”, Saarno sanoo. Hän tuntee tapauksen hyvin, koska hän on opiskellut geotermisen energian tuotantoa sveitsiläisessä Neuchâtelin yliopistossa.

”Ne pumppasivat reikään lähelle siirrosvyöhykettä satatuhatta kuutiota vettä, mikä oli ajattelematonta. Siellä ei seurattu maaperää riittävästi geofoneilla. Oltiin liian ahneita.”

Baselissa kalliota yritettiin vesisäröttää. Tämä niin sanottu fracking-tekniikka kehitettiin, kun Yhdysvalloissa alettiin korvata öljyä pumppaamalla liuskekiviöljyä ja -kaasua syvällä olevasta öljyliuskeesta. Veden lisäksi maahan on pumpattu siellä hiekkaa ja kemikaaleja. Ympäristöjärjestöt ovat arvostelleet tekniikkaa, ja se on toistaiseksi kielletty Ranskassa ja Saksassakin alle kolmen kilometrin syvyydessä.

Saarno huomauttaa, että suomalaista graniittia ei ole järkevää säröttää. Siihen tarvittaisiin niin valtavasti painetta ja pumppaustehoa, että se se tulisi liian kalliiksi eikä sellaisiin paineisiin edes olisi sopivaa kalustoa. Niinpä vanhoja rakoja voidaan ainoastaan avata suuremmiksi. ”Stimuloida”, hän sanoo.

Peter Learyn tietokoneiden näytöiltä näkee, että Otaniemessä tärisee vain maan pinnassa: junia, metrojunia, autoja, työmaita. Syvällä on hiljaista. Kun sinne pumpataan kovalla paineella vettä, se näkyy täällä.

”Tämä on kuin kolmiomittausta”, Saarno sanoo. ”Kun vesi etenee kalliossa, pystymme sanomaan, minne se menee.”

Sen perusteella päätetään, mihin suuntaan toisen reiän viimeiset kilometrit porataan.

JUKKA GRÖNDAHL / HS

Kun poranterää pitää vaihtaa, koko 3 kilometrin pituinen varsi pitää nostaa ylös ja purkaa.

SUOMI SIJAITSEE POHJOISESSA, joten täällä noin puolet energian kulutuksesta on lämpöä. Neljännes kuluu liikenteessä ja neljännes sähkönä.

Lämmitysenergiasta lähes puolet tuotetaan kaukolämpövoimaloissa.

”Sata prosenttia kaukolämmön tuotannosta sisältää hiiltä muodossa tai toisessa”, sanoo Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan professoriPeter Lund. ”Ilmaston lämpenemisen takia edes puun polttamisesta syntyvää hiilidioksidia ei saisi enää päästää ilmaan.”

”Jos St1:n hanke onnistuu, se mullistaa sen, miten Suomessa tuotetaan lämpöä.”

Geotermisen lämmön ansiosta Suomessa voitaisiin sulkea kivihiilivoimaloita ja vähentää öljyn käyttöä lämmityksessä. Sähkön tuottamiseen geoterminen energia ei Suomessa sovi: kun sähköä tehdään vesihöyryn avulla, veden pitäisi olla kuumempaa, yli 200-asteista. Niin syvälle ei pystytä poraamaan.

Islannissa näin kuumaa vettä ja höyryä on lähellä maan pintaa. Siellä jo neljännes sähköstä tuotetaan geotermisen energian avulla.

Islannin lisäksi geotermistä energiaa tuotetaan runsaasti muun muassa Kiinassa, Yhdysvalloissa, Filippiineillä ja Keniassa. Mutta myös Keski-Euroopassa on paljon uusia hankkeita, ja lisää suunnitellaan. Siellä on laajoja alueita, joiden kallioperässä lämpötila nousee yli 90 asteen jo kahden kilometrin syvyydessä.

Otaniemen kaltaisista seitsemän kilometriä syvistä laitoksista ei ole kokemusta missään.

Peter Lund tuntee Otaniemen hankkeen hyvin. ST1 Deap Heatin teknologiajohtaja Rami Niemi on hänen väitöskirjaopiskelijansa. ”Innovatiivinen nuori henkilö”, Lund sanoo.

”Kallio tuossa syvyydessä on ihmeellisen tuntematon. Mitä siellä oikeastaan on, ja miten se käyttäytyy?”

”Varmasti he pystyvät poraamaan seitsemään kilometriin, mutta saadaanko vesi kulkemaan kalliossa ja paljonko sitä kulkee?”

St1 on kertonut, että parhaimmillaan laitos voisi tuottaa geolämpöä jopa 40 megawatin teholla Fortumin kaukolämpöverkkoon. Se lämmittäisi jo joka kymmenennen kaukolämpöverkossa olevan espoolaiskodin.

”Se on iso määrä”, Lund sanoo. ”Jos lämpöä otetaan kalliosta koko ajan kovalla teholla, jossain vaiheessa pitää odottaa, että se lämpiää uudelleen.”

JOS SAUNAN KIUKAALLE heittää liian paljon kylmää vettä, kivet jäähtyvät. Myös geotermiset lämpövoimalat jäähtyvät, jos niistä otetaan liian paljon tehoa.

”Mutta jos voimala on oikein mitoitettu, se ei jäähdy”, professori Ilmo Kukkonen sanoo.

St1:n Tero Saarno kävi keväällä Pariisissa lämpövoimalassa, joka otettiin käyttöön vuonna 1982. Kolmessakymmenessä vuodessa kalliosta pumpattu vesi on viilentynyt vain asteen.

”Mutta Pariisissa on aivan erilaiset olosuhteet kuin Suomessa”, Saarno muistuttaa.

Otaniemessä syvältä nousevan veden lämpötila laskee St1:n arvion mukaan 20 vuoden aikana viidestä kymmeneen astetta. Kun vesi ei enää ole tarpeeksi kuumaa, voidaan porata kolmas reikä tai ottaa avuksi lämpöpumppuja.

Otaniemeen tulee Suomen ensimmäinen geoterminen voimala. Ylempää, parin sadan metrin syvyydestä otettua geotermistä lämpöä on hyödynnetty Suomessa kuitenkin jo pitempään. Jo satatuhatta pientaloa lämpenee lämpökaivojen ja maalämpöpumppujen avulla. Niiden tuottama lämpöenergia (1,6 TWh) lähestyy tuulivoiman tuotantoa (2,3 TWh). Viime vuonna joka toiseen uuteen pientaloon rakennettiin maa- tai geolämpöjärjestelmä.

Pientalon pihassa reikä porataan yleensä sataan–kolmeensataan metriin. Pohjalla on vuoden ympäri kuutisen astetta lämmintä. Koska se ei riitä lämmittämiseen, avuksi tarvitaan maalämpöpumppu. Tällä tavalla kaksi kolmasosaa lämmöstä saadaan ilmaiseksi maasta, ja loput tuotetaan sähköllä.

OTANIEMEN VOIMALATYÖMAAN konttorissa on pahvilaatikoita, jotka on pakattu täyteen kymmeniä pakasterasioita. Niissä on kallioperänäytteitä tutkijoita varten.

Kahdesta seitsemän kilometrin reiästä nostetaan noin 160 kuorma-auton lavallista kivimurskaa. Näitä pakasterasioita lukuun ottamatta se päätyy espoolaisten parkkipaikkojen alle.

JUKKA GRÖNDAHL / HS

Tero Saarnon kädessä on yli kolmen kilometrin syvyydestä porattua kiveä.

Uusimman laatikon päällä lukee: 15/8/16 klo 7.45 3 307,7 m. Yli kolmesta kilometristä nostettu rouhe on tummaa ja karkeaa. Gneissiä, seassa sokeripalan kokoinen nokare kvartsia. Sormissa se tuntuu kostealta.

Osa näytteistä pakataan minigrip-pusseihin ja lähetetään mikrobitutkijoille. Mikrobit kuolevat heti, kun ne nostetaan kovasta paineesta maan pinnalle, mutta tiedettä ne kiinnostavat kuolleinakin.

Outokummussa kairattiin 2 516 metrin syvyinen ja halkaisijaltaan 22-senttinen tutkimusreikä vuosina 2004–2005. Tähän kesään asti juuri se oli Suomen syvin.

Sen avulla tutkitaan Suomen kallioperää edelleen. Reiästä on löydetty muun muassa 50 miljoonan vuoden ikäistä suolaista pohjavettä. Mikrobeja tavattiin pohjalta asti, 2,5 kilometristä, jossa lämpötila on 40 astetta.

”Kallioperässä elää hämmästyttävän paljon mikrobeja”, professori Ilmo Kukkonen sanoo. Hän työskenteli Outokummun syväreikähankkeen tieteellisenä johtajana.

Tällaiset mikrobit voivat elää kymmeniätuhansia vuosia. Ne ovat Maan vanhimpia eläviä olioita, ja niiden arvellaan kestävän jopa 120 asteen kuumuutta. Tutkijat odottavat Otaniemen kallioperänäytteitä jännittyneinä.

Outokummun reiän kairasi venäläinen valtionyhtiö. Samalla tuli kuitatuksi osa Neuvostoliiton aikaisista valtionveloista Suomelle.

Vuosina 1972–1984 sama yhtiö kairasi Kuolan niemimaalle Petsamoon maailman syvimmän reiän, 12 262 metriä.

Kukkonen ehti käydä paikalla muutamia kertoja, ennen kuin reikä suljettiin ja rakennukset purettiin. Poraustornin huipulla seisoi punatähti ja lukemat 15 km. Niin syvälle ei päästy, Neuvostoliittokin ehti hajota.

Suuria teknisiä vaikeuksia tuli jo ennen kymmentä kilometriä. Kallion jännitystila oli niin suuri, että reikä tahtoi sortua ennen kuin sinne saatiin työnnetyksi tukiputki.

Samalla tavalla kävi Saksassa 1990-luvulla: 9,1:tä kilometriä syvemmälle oli mahdoton edetä: kivi mureni, eikä reikä pysynyt koossa.

Syvimmätkin reiät ulottuvat vain Maan kuoreen. Vaippaan asti ei ole päästy, vaikka sitä on kyllä yritetty 1950-luvulta lähtien. Lyhyin matka vaippaan olisi valtamerien alta.

”Emme tiedä varmasti, mitä siellä on. Kairaus on aina seikkailu”, Ilmo Kukkonen sanoo.

JUKKA GRÖNDAHL / HS

Poran varsi kootaan kymmenmetrisistä putkista.

PORAUSTORNISTA NÄKEE Otaniemen koko voimalatyömaan. Se ei ole suuri, sillä tärkein, lämpö, on syvällä maan alla.

Tero Saarno nojaa kaiteeseen ja katselee alas. Voimalan pitäisi olla valmis ensi kesänä. Aikataulusta ollaan hieman jäljessä.

St1 ei kerro, miten kovalla paineella vettä pumpataan reiästä kallioon. Eikä sitä, miten suuri maanalaisen rakoverkoston pitää olla, jotta vettä kuumenee riittävästi. Ne ovat liikesalaisuuksia, kuten kustannusarviokin.

Poraaminen on hankkeen kallein vaihe. Teknisesti vaikeinta on saada vesi virtaamaan kalliossa seitsemän kilometrin syvyydessä muutamien satojen metrien päässä toisistaan olevien reikien välillä niin, ettei se katoa.

”Meidän varsinainen osaamisemme on maan alla”, Tero Saarno sanoo. ”Suurin riski on se, että emme saa riittävästi vettä virtaamaan reiästä toiseen.”

Silloin laitos ei olisi tarpeeksi tehokas eikä taloudellisesti kannattava.

”Voimme tehdä laskelmia maailman tappiin, mutta ennen kuin kokeillaan, emme tiedä, kannattaako tämä.”