Ilman näitä meillä ei olisi maapallolla sijaa.

Teksti: Anne Liljeström

Kuvitellaanpa, että olemme aivan aikojen alussa, aineettomina tarkkailijoina. Ihmisiä ei ole vielä, ei tähtiä, ei edes hiukkasia, joista olemme muodostuneet. On vain äärimmäisen tiivis maailmankaikkeuden siemen. Se muuttuu äkkiä olevaksi ja synnyttää ajan ja avaruuden, luo pohjan kaikelle, mitä tuleman pitää.

Hetkinen! Mitä tapahtui? Minkälainen maailmankaikkeus tässä juuri syntyi? Ja mitkä käänteet edelsivät sitä, että hiileen ja veteen perustuvaa elämää pääsi kehittymään melko tyypilliseen sauvaspiraaligalaksiin noin kymmenen miljardia vuotta myöhemmin?

Emme tiedä, onko universumissa elämää muualla kuin pienellä sinisellä planeetallamme. Tuntuu melko röyhkeältä olettaa, että hiili ja vesi olisivat aina ja kaikkialla elämän perusedellytyksiä. On kuitenkin kiehtovaa miettiä, miten juuri tällaista elämää syntyi juuri tänne. Mitkä tapahtumat ja kehityskulut maailmankaikkeuden ja aurinkokunnan historiassa ovat olleet välttämättömiä, jotta me olemme tässä?

1 Inflaatio loi rakenteet

Ihmisen päätyminen maapallolle olisi hyvin voinut tyssätä heti alkuunsa, ennen kuin alkuräjähdyksestä oli kulunut sekuntiakaan. Heti synnyttyään maailmankaikkeus oli niin tiheä ja pieni, että se olisi hyvin nopeasti luhistunut takaisin äärettömän tiheäksi pisteeksi, singulariteetiksi.

Tapahtumat saivat kuitenkin meidän kannaltamme hyödyllisen käänteen, kun kosmiseksi inflaatioksi kutsuttu tapahtuma ponnautti kaiken olevaisen valtavasti suuremmaksi. Maailmankaikkeus laajeni hetken ajan valoakin nopeammin. Inflaatio ikään kuin polkaisi universumin laajenemisen käyntiin ja teki kaiken sitä seuranneen kehityksen mahdolliseksi.

Inflaation aikana tapahtui muutakin mielenkiintoista kuin avaruuden huikea laajeneminen. Universumi oli täynnä energiaa, ja siinä tapahtui siellä täällä pieniä, täysin satunnaisia muutoksia. Joissakin kohdissa oli hetkellisesti energiaa hiukan tiheämmässä kuin muualla.

Kun kosmos venähti, nämä pienet kvanttitason epätasaisuudet kasvoivat äkkiä valtavan suuriksi. Tämä oli erittäin tärkeää universumin myöhemmän kehityksen kannalta.

Mikäli epätasaisuuksia ei olisi ollut, kaikki aine olisi universumin laajetessa levinnyt tasaisesti ympäri kosmosta. Tihentymien ansiosta ensimmäiset tähdet ja galaksit pääsivät kasaantumaan kokoon ja tuottamaan ennen pitkää lisää tähtiä. Niissä valmistui happea, hiiltä ja muita raskaita alkuaineita, joista myöhemmin rakentuivat planeetat – ja elämä.

2 kemia meni nappiin

Tuoreessa universumissa oli vain kevyitä alkuaineita, vetyä ja heliumia. Meikäläisen elämän kulmakiviä ovat kuitenkin hiili ja happi. Ihmiskehosta on happea 65 prosenttia ja hiiltä 18.

Hiiltä ja happea muodostuu tähtien sisäosien fuusioreaktioissa, mutta jos tietyt luonnonvakiot olisivat hiukan erisuuruiset, niitä ei muodostuisi lainkaan.

Kaiken olevaisen taustalla näyttää jylläävän neljä luonnon perusvuorovaikutusta, jotka ohjaavat kaikkea galaksien törmäyksistä alkeishiukkasten, kuten kvarkkien, vuorovaikutuksiin. Niistä yksi, heikko vuorovaikutus, on vastuussa ytimien hajoamisesta.

Kun kvarkit alkuräjähdyksen jälkeen yhtyivät protoneiksi ja neutroneiksi ja ne edelleen atomiytimiksi, syntyi kaasucocktail, jossa oli noin 75 prosenttia vetyä ja 25 prosenttia heliumia. Jos heikko vuorovaikutus olisi ollut hitusen voimakkaampi, kaikki neutronit olisivat ehtineet hajota protoneiksi, ennen kuin atomiytimet ehtivät muodostua. Tuloksena olisi ollut sataprosenttista vetyä oleva maailmankaikkeus. Hiukan tehottomampi heikko vuorovaikutus olisi saanut aikaan sataprosenttisen heliumkaikkeuden.

– Kumpikaan näistä ääripäistä ei olisi sallinut meidän tuntemiamme hiilen kemiaan perustuvia tähtiä ja elämää, pamauttaa hiukkasfyysikko Victor J. Stenger.

Hiilen muodostuminen ei ole kuitenkaan kiinni yksin heikosta vuorovaikutuksesta. Vahva vuorovaikutus, yksi neljästä suuresta, pitää atomien ytimet koossa. Sähköisesti varautuneiden kappaleiden välisen voiman määrittää puolestaan erityinen Coulombin laki. Mikäli vahvan vuorovaikutuksen voimakkuus muuttuisi puoli prosenttia ja Coulombin voima neljä prosenttia, hiiltä ja happea muodostuisi tähtien fuusioreaktioissa 30–1 000 kertaa vähemmän kuin nykyään.

Fysiikan kirjat ovat täynnä erilaisia vakioita, mutta lähemmin tarkasteltaessa käy ilmi, että ne riippuvat kourallisesta näennäisen riippumattomia "alkuvakioita". Niihin kuuluu Planckin vakio, joka kertoo tietyn energian omaavan säteilyn, kuten valon, taajuuden. Valon nopeus tyhjiössä on myös tällainen vakio.

Miksi nämä luonnonvakiot ovat juuri sellaisia kuin ovat? Kukaan ei tarkalleen tiedä. On esitetty, että vakiot saivat nykyiset arvonsa alkuräjähdyksen hornankattilassa, toistaiseksi tuntemattomissa prosesseissa. Kenties tämänkin pulman parissa uurastavat kosmologit vielä keksivät, mitä alkuräjähdyksen aikana oikein tapahtui.

3 Sattui sopivan lämmintä

Meikäläiselle elämälle ei kelpaisi mikä tahansa kosmoksen kolkka. Elämä tarvitsee energianlähteekseen tähden, ja sillekin on erityisvaatimuksia.

Aurinko on sopivanlämpöinen tähti elämän kehittymiselle. Jos se olisi paljon viileämpi, elämän vyöhyke olisi niin lähellä tähteä, että sille sattuvat planeetat olisivat niin sanotussa vuorovesilukossa. Kuu on vuorovesilukossa Maan kanssa, eli se näyttää meille aina saman puolen itsestään.

Vuorovesilukossa olevalla maapallolla olisi toisella puolella aina päivä ja toisella yö. Puoliksi kuumalla ja puoliksi kylmällä planeetalla elämä olisi taatusti hyvin erilaista kuin nykyään. Jos Aurinko taas olisi paljon nykyistä kuumempi, sen lähettämä säteily olisi paljon ankarampaa kuin nykyään ja vaarantaisi tuntemamme elämän.

Lisäksi kuumat tähdet ovat Aurinkoa lyhytikäisempiä. Kaikkein kuumimmat tähdet loistavat vain muutamia miljoonia vuosia ennen kuin ne räjähtävät supernovina – ikävämpi juttu lähettyvillä majailevalle elämälle. Ihmiskunnalta on tähän mennessä kestänyt noin viisi miljardia vuotta päästä nykyiseen olotilaansa.

Sopivan lämpöisiä ja riittävän pitkäikäisiä tähtiä voi arvioida olevan alle 20 prosenttia kaikista niin sanotuista pääsarjan tähdistä, jotka tuottavat energiansa vedyn fuusioreaktioissa. Liian kylmiä tähtiä meikäläiselle elämälle on pääsarjan tähdistä liki 80 prosenttia. Kaikkein massiivisimpia tähtiä on vain runsas prosentti.

4 Kumppaniksi syntyi Kuu

Aurinkokunta oli yhä hakemassa muotoaan noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Maa ei ollut kasvanut vielä nykyiseen kokoonsa, ja naapurusto oli edelleen täynnä ryönää, joka jäi yli planeettojen muodostuessa. Silloin takapihallamme rysähti oikein kunnolla.

Uskottavimpana pidetyn teorian mukaan Kuu syntyi, kun Maan kanssa liki samalla radalla ollut Marsin kokoinen protoplaneetta hiipi Maan kiinni ja osui siihen hyvin viistossa kulmassa. Törmäyksen seurauksena planeetasta kuoriutui irti roima osa. Aine jäi törmääjän jäännösten kanssa Maan kiertoradalle, ja siellä materiasta muodostui Kuu.

Kuun syntykolari olisi taatusti tuhonnut kaiken elämän maapallolta, mikäli tänne olisi ennättänyt jo sellaista syntyä. Kuu on kuitenkin hyvin tärkeä maanpäällisen elämän kannalta.

Mainen yliopiston fysiikan ja tähtitieteen professori Neil F. Comins oli vuonna 1990 keskustelemassa kollegansa kanssa, kun hän sai äkkiä päähänsä esittää kysymyksen: millaista maapallolla olisi, ellei Kuuta olisi lainkaan?

– Ennätimme keskustella vain muutaman minuutin, ennen kuin opiskelija piipahti toimistoon ja keskeytti meidät, mutta se riitti. Olin koukussa, Comins muistelee.

Kuun vetovoiman on havaittu vakauttavan Maan pyörimisakselia. Noin 23 asteen kallistuma pyörimisakselissa saa maapallolla aikaan vuodenaikojen vaihtelun. Ilman Kuun painovoimaa akselin kaltevuuskulma olisi saattanut vaihdella kaoottisesti miljoonien vuosien aikana Auringon ja planeettojen vetovoiman nykiessä sitä.

Kuu loittonee maapallosta noin 3,8 senttimetriä vuodessa. Se ikään kuin kiipeää ylöspäin kuopasta, jonka Maan massa kaareuttaa avaruuteen. – Kuten kaikki pitkiä portaita joskus nousseet tietävät, ylöspäin liikkuminen kuluttaa energiaa, Comins sanoo. Tämä energia ei voi tulla mistään muualta kuin maapallon pyörimisliikkeestä.

Maan pyöriminen siis hidastuu Kuun vaikutuksesta. Jos Kuu ei jarruttaisi Maata 0,002 sekunnin verran vuosisadassa, Maan vuorokausi olisi vain kahdeksan tuntia.

Nopeasti pyörivien planeettojen tuulet näyttävät myös puhaltavan keskimääräistä nopeammin. – 44 metriä sekunnissa puhaltavia tuulia esiintyisi päivittäin, ja hurrikaaneissa nopeudet olisivat vielä hurjemmat, Comins kuvailee.

Todennäköisesti myös voimakkaiden vuorovesien puuttuminen olisi vaikuttanut elämän mahdollisuuksiin maapallolla.

Suurikokoisen Kuun synty oli hyvin poikkeuksellinen tapahtuma, ja sen vaikutukset maapallolla ovat olleet mittavat. Ilman Kuuta monimutkaista elämää ei ehkä olisi kehittynyt eikä se olisi missään tapauksessa samanlaista kuin nyt, Comins sanoo.

5 Kivet toivat vettä

Valtameret peittävät noin 70 prosenttia maapallon pinnasta. Suuri osa elämän kehityksestä tapahtui merissä. On kuitenkin epäselvää, mistä Maa sai runsaat vesimassansa. Moni tutkimus viittaa siihen, ettei Maa voinut olla syntyjään näin kostea paikka.

Tällä etäisyydellä Auringosta on ollut aivan liian kuuma. – Uskomme, että Maa muodostui kuivana ja kuumana, sanoo David Jewitt Kalifornian yliopistosta.

Hypoteesin mukaan Maa sai vettä avaruudesta. Sitä saattoivat tuoda "likaisiksi lumipalloiksi" luonnehditut komeetat, joita aurinkokunnan alkurytäkässä ajautui törmäyskurssille Maan kanssa.

Kun aurinkokunnan ulkolaitojen komeettoja alettiin tutkia tarkemmin, huomattiin, että niiden vesi on hitusen erilaista kuin Maan vesi. Komeetoissa on enemmän niin sanottua raskasta vettä: vesimolekyylin toinen vetyatomi on neutronilla "terästettyä" vetyä, deuteriumia. Näin komeetat eivät voineet yksin kuljettaa kaikkea Maan vettä.

Aivan hiljattain, lokakuussa, kävi kuitenkin ilmi, että sisemmän aurinkokunnan komeetat saattavat sisältää samanlaista vettä kuin maapallo. Ainakin sitä on Hartley 2 -komeetassa, joka löytyi asteroidivyöhykkeeltä.

Siellä lienee enemmänkin lupaavia vesilähteitä. Asteroideja pidettiin kivisen kuivina kappaleina, kunnes keväällä 2010 asteroidin pinnalla havaittiin vettä. Nyt näyttää siltä, että asteroidit saattavat kantaa merkittäviä vesimassoja.

Tutkijat eivät ole vielä ehtineet selvittää asteroidien veden koostumusta. Saattaa hyvin olla, että myös ne paljastuvat Maan veden lähteiksi.

– Kappaleen on helpompi osua Maahan asteroidivyöhykkeeltä kuin ulommasta aurinkokunnasta, onhan asteroidivyöhyke kymmenen kertaa lähempänä, Jewitt huomauttaa.

– Maan vesivarat ovat nykyisen ymmärryksen mukaan lähtöisin tänne törmänneistä pienkappaleista, joten törmäykset ovat tavallaan sen ehto, että Maassa ylipäätään on elämää, sanoo Mikael Granvik Helsingin yliopistosta.

Avaruuden kappaleissa Maa­han on saapunut veden lisäksi kaikenlaista muutakin. Komeetoista on löydetty lukuisia orgaanisia molekyylejä, joita elämä tarvitsee. – Ehkä jopa elämä itse on peräisin näistä pienkappaleista, Granvik miettii.

Anne Liljeström on tähtitieteeseen erikoistunut vapaa toimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja. 

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2011

Ihmiset kokevat monenlaista outoa ilman, että heidän mielenterveytensä olisi uhattuna. Uusi kirja esittelee ja selittää näitä kokemuksia.

Peräti miljoonia amerikkalaisia joutui ufojen sieppaamiksi 1990-luvulla, pääteltiin erään kyselytutkimuksen perusteella pääteltiin.

Usein uhrin makuuhuoneeseen tunkeutui vieraita olentoja, jotka tekivät hänet ensin toimintakyvyttömäksi. Sitten hänet lennätettiin katon läpi avaruusalukseen.

Ufosieppausten vyörystä kertoo Helsingin Sanomien haastattelema psykologian tutkija Jukka Häkkinen kirjassaan Outojen kokemusten psykologia (Docendo 2018). Leipätyökseen Häkkinen tutkii näkemistä Helsingin yliopistossa.

Uusi kirja näyttää, miten ihmismieli loihtii esiin kokemuksia, joita monet pitävät selittämättöminä tai yliluonnollisina.

Sieppaukset avaruusalukseen ovat modernia jatkoa sille, mitä ihmiset ovat kokeneet maailman sivu. Ennen vanhaan makuuhuoneeseen eivät tunkeutuneet harmaat isopäiset avaruusolennot, vaan pelottavat vieraat olivat demoneja, keijukaisia, noitia tai vampyyreja.

”Mielenkiintoista on, että nyt ufosieppaukset ovat kokonaan loppuneet”, Häkkinen sanoo.

Ne olivat 1990-luvulla kulttuurinen ilmiö, joka liittyi scifitarinoihin. Yhdysvalloissa niiden kokijat olivat nähneet scifisarjoja ja -elokuvia, joissa oli isopäisiä, ihmiskokeita tekeviä olentoja.

Makuuhuonevierailujen ja sieppausten takana näyttää Häkkisen mukaan olevan unihalvaus.

Unihalvauksessa siirtymä uni- ja valvetilan välillä häiriintyy. Ihminen on tavallaan sekä hereillä että unessa, selittää Häkkinen kirjassaan. Unen hahmot astuvat valvetodellisuuden päälle.

Halvaantumisen kokemus syntyy siitä, että unen aikana aivojen liikekäskyt eivät pääse etenemään lihaksiin. Tämä lihaslama estää kokijaa liikkumasta.

Unihalvauksen aikana ihmiset näkevät usein harhoja tunkeilijoista. Yleisiä ovat myös tasapainoaistin hallusinaatiot: keinumisen, putoamisen, kohoamisen ja kehostapoistumisen kokemukset. Tällaisella matkalla ufojen sieppaamat ovat mahdollisesti olleet.

Sieppauskokemusten lisäksi Häkkinen esittelee kirjassaan kehostapoistumis- ja kuolemanrajakokemuksia, enneunia, telepatiaa, déjà -vu -ilmiöitä ja synestesiaa ja selittää, miten tällaiset aivojen jekut syntyvät.

Kysely

Mitä outoa olet kokenut?

Laulettu sana kuului puhuttua paremmin ja pidemmälle.

Koulujen lukukausi lähestyy loppuaan. Pian tulevat ne ajat, jolloin taas kerran pähkäillään, sopiiko päättäjäisissä laulaa suvivirttä vai ei.

Aiempien vuosien kädenvääntö on osoittanut, että virttä voivat iloisin mielin ja henkisesti häiriintymättä laulaa muutkin kuin luterilaista uskoa tunnustavat. Yhdessä laulaminen vahvistaa yhteistä tunnekokemusta enemmän kuin juhlapuheen kuuntelu.

Suomen evankelisluterilaisessa kirkossa virrellä tarkoitetaan yleensä kirkolliskokouksen hyväksymää hengellistä yhteislaulua, mutta tämä ei ole virsi-sanan vanhin eikä ainoa merkitys.

Virsi on alkanut vakiintua tietynlaisen kirkkolaulun nimitykseksi vasta luterilaisen reformaation myötä.

Reformaation ohjelmaan kuului seurakunnan ottaminen mukaan jumalanpalveluksiin aktiivisesti virsiä laulamalla. Sitä ennen laulusta olivat huolehtineet papit ja heidän koulutetut avustajansa. Muutoksesta seurasi epäilemättä kirkkomusiikin tason dramaattinen lasku, ainakin väliaikaisesti.

Virsi-sana on esihistoriallisella ajalla saatu balttilainen laina, joka alun perin lienee tarkoittanut sanaa tai puhetta. Suomalaisessa kansankulttuurissa virsi on ollut pitkän kertovan runon nimitys. Kalevalan henkilögalleriaan kuuluu virsikäs eli runsaasti runoja taitava Vipunen, ja hänen muistissaan olevaa runovarastoa nimitetään sanaiseksi arkuksi tai virsilippaaksi.

Pitkiä runomuotoisia kertomuksia on tyypillisesti esitetty laulamalla. Laulettu sana kuuluu paremmin ja kauemmas kuin puhuttu. Sävelmä ja kalevalainen runomitta antavat sisällölle muodon, joka on helpompi muistaa ja toistaa kuin vapaa puhe.

Suvivirrelle antaa erityistä viehätystä sanan alkuosa suvi. Se on ikivanha kesää merkitsevä perintösana, jota on käytetty länsimurteissa, mutta nykyään se tuntuu runolliselta ja ylätyyliseltä, kun se on yleiskielessä jo aikoja sitten korvattu itämurteista poimitulla kesä-sanalla. Virressä vaikutelmaa tehostaa vielä alkusointuinen sanayhdistelmä suvi suloinen.

Muissakin tapauksissa suvi on tehokas tunnelman luoja. Suvisunnuntai on autuaan rauhallinen ja kaunis. Suvituuli on lempeä ja lauha, suvipäivä lämmin ja suviyö romanttinen. Kesän alkaessa suunnitellaan proosallisesti aikatauluja ja lasketaan rahoja, mutta suven kynnyksellä haaveillaan tulevan suven parhaista hetkistä.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 6/2018