Onko niissä elämää? Voitelevatko ne jään liikkeitä? Kuka upottaa niihin kairansa ensimmäisenä? Tutkijoiden jäänalainen kilpailu alkaa olla ratkaisuvaiheessa.



Julkaistu Tiede -lehdessä 2/2010

Vuonna 1911 norjalainen Roald Amundsen ja brittiläinen Robert Falcon Scott kilpailivat siitä, kumpi ehtisi ensin etelänavalle. Kun Scott ymmärsi jäävänsä toiseksi, hän kertoman mukaan lausahti: - Hyvä Jumala, tämä on kauhistuttava paikka.

Kauhistuttava totisesti, ainakin Scottille, sillä koko hänen ryhmänsä menehtyi paluumatkalla kylmään ja nälkään.
Sata vuotta Amundsenin ja Scottin jälkeen Etelämantereella on käynnistynyt uusi kilpajuoksu. Jääkannen alta on paljastunut järviä, jotka ovat täynnä makeaa vettä. Nyt tutkimusryhmät kilpailevat siitä, kuka pääsee tutkimaan niitä ensin.


Ensimmäinen löytyi 1969

Sulat järvet yli neljä kilometriä paksun jään alla kuulostavat järjenvastaisilta. Järvet ovat kuitenkin kiistaton tosiasia, ja niitä löydetään koko ajan lisää.

Kun neuvostoliittolaiset tutkijat vuonna 1957 perustivat tutkimusasemansa Vostokiin, heillä ei ollut aavistustakaan, että yli kolmen kilometrin syvyydessä on jättimäinen makean veden allas. Kun lennot tutkimusasemalle alkoivat, lentäjät havaitsivat, että alue erottui muusta ympäristöstä tasaisen ja soikean muotonsa ansiosta. - He kutsuivat sitä järveksi tietämättä, että alla todella on sellainen, kertoo tutkija Neil Ross skotlantilaisesta Edinburghin yliopistosta.

Viitteitä oli saatu jo 1950-luvulla, kun kaukoluotaintutkimukset ja seismiset laitteet antoivat outoja lukemia. Tulokset voitiin tulkita vain siten, että jääpeitteen alla piili sulaa vettä. Ensimmäinen järvi, Itä-Antarktiksella sijaitseva Sovjetskaja, löytyi jo niin varhain kuin vuonna 1969. Neljän vuoden kuluttua tutkija Neil McIntyre teki Etelämantereella ensimmäisen järvilaskennan ja sai summaksi seitsemäntoista. Samoihin aikoihin kansainvälinen tutkijaryhmä, joka mittasi jääpeitteen paksuutta Vostokin alueella, havaitsi, että sen alla täytyy olla vettä.


Vostok maailman 6. suurin

Aluksi järvihavainnot eivät herättäneet suuria intohimoja. Etelämantereen tutkimus ei ollut muodikasta, eikä kukaan vielä puhunut ilmastonmuutoksesta. Asenne alkoi kuitenkin vaihtua viimeistään 1990-luvun puolivälissä. Silloin tutkijat tutustuivat ERS-1-satelliitin tallentamaan aineistoon, joka paljasti Vostokjärven mitat. Vesimassaltaan maailman kuudenneksi suurimmasta järvestä tuli mediasensaatio (ks. Biologit himoitsevat Vostokjärveen, Tiede 3/2001, s. 42-43, tai tiede.fi/arkisto).

Tämän jälkeen Edinburghin yliopiston tutkijat ovat kartoittaneet jäänalaisia vesiä kahteen otteeseen. Vuonna 2005 määrä nousi jo yli 140:n. Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinnon Nasan äskettäisessä laskennassa, jossa tarkasteltiin myös järvien toimintaa, saatiin lukemaksi 280.
Kartoitusta johtanut Martin Siegert Edinburghin yliopistosta uskoo, että järviä voi olla tuhansia. Onhan suuri osa mantereesta vielä tutkimatta.


Maalämpö sulattaa, jää eristää

Etelämanner on ollut jäässä ainakin 35 miljoonaa viime vuotta. Miten sulat vedet ovat kertyneet jääpeitteen alle? Neil Rossin mukaan järvet syntyvät maapallon sisältä tulevan geotermisen lämmön ja jääpeitteen eristyksen ansiosta.

- Parhaat olot järvien muodostumiseen on paikoissa, joissa maankuori on ohut mutta jääpeite paksu, Ross sanoo. Näissä paikoissa geoterminen lämpö sulattaa lumen vedeksi ja paksu jääpeite eristää sen ulkoilman hyytävistä pakkasista. Myös peitteen paine alentaa veden sulamislämpötilaa.

Kukaan ei tiedä jäänalaisten järvien ikää, mutta mitä syvemmällä järvi sijaitsee, sitä vanhempi se luultavasti on. Parhaimmillaan vesi saattanee olla kymmenien miljoonien vuosien ikäistä. Voisiko siellä piillä elämää ja millaista? Mikrobeja? Leviä? Kenties selkärangattomia eläimiä?


Kolme kairaushanketta menossa

Vastauksia ei saada, ennen kuin jokin tutkijaryhmä kairaa järveen asti. Mutta mikä ryhmä? Tämä kysymys on johtanut tutkijat nokkapokkaan siitä, miten kairataan, missä kairataan ja kuka kairaa.

Etelämantereella on käynnissä kolme eri projektia, joissa aiotaan porata järviin asti ja ottaa niistä näytteitä. Venäläiset aikovat luonnollisesti porata Vostokjärveen. Edinburghin yliopiston tutkijat valmistautuvat porautumaan kolmen kilometrin syvyydessä sijaitsevaan Ellsworthjärveen vuonna 2012 tai 2013 ja yhdysvaltalaiset Whillansin jäävirran alla sijaitsevaan järveen 2011 tai 2012.

Käytännössä kilpajuoksun tulevat voittamaan venäläiset, jotka ovat jo poranneet Vostokjärven yläosiin asti. He ovat vain parinsadan metrin päässä tavoitteestaan.

Aiheesta syntyneen kiistan asetelma on venäläiset vastaan muut. Brittiläiset ja amerikkalaiset tutkijat syyttävät venäläisiä siitä, että he kairaavat Vostokjärveen vaikka "likaisin käsin", kiinnittämättä huomiota riskienhallintaan vain ehtiäkseen perille ensimmäisinä. Brittiläiset ja amerikkalaiset ryhmät taas testaavat ja kehittävät välineistöään vuosia minimoidakseen saastumisen riskin.

Vostokjärveen porautuminen on arvostelijoiden mielestä myös tieteellisesti toisarvoista. Vostok on täysin toisenlainen kuin alueen muut järvet, joten sen ei uskota kertovan mitään yleistämiskelpoista. Toisaalta jos venäläiset löytävät sieltä mikrobeja, tieteellinen sensaatio on valmis.


Järvien vesi liikkuu

Etelämantereen järvien ihmeet eivät kuitenkaan pääty mahdolliseen elämään. Aivan hiljattain on nimittäin havaittu, että jotkin järvet tyhjenevät salaperäisesti.

Ensimmäisen havainnon järvien aktiivisuudesta teki luultavasti yhdysvaltalaisen Scrippsin valtameritutkimuslaitoksen Helen Fricker vuonna 2006. Hän koetti kartoittaa satelliittikuvien avulla, missä kohden jääpeitteen alla kiinteä maa loppuu ja meri alkaa. Rajakohdassa meren päällä olevalla alueella jää "keikkuisi", mikä näkyisi maanpinnan korkeuden muutoksina, mutta kiinteällä maalla jää pysyisi paikoillaan. Selvitys perustui satelliitteihin, jotka mittaavat maanpinnan korkeuseroja laserin avulla.

Fricker teki oudon havainnon. Hän näki selvän vajoaman alueella, joka oli vuorenvarmasti sisämaata. Pinnan alla oli siis liikahtanut jotakin. Mutta mitä?

Fricker selvitti asiaa Nasan ja Goddardin avaruuskeskuksen tutkijoiden kanssa. He havaitsivat, että vajoaman liepeillä oli muutakin omituista. Joissakin paikoissa jääkansi nousi, joissakin se laski. Pinnan alla möyri jotakin - ja pian he ymmärsivät, että se oli vettä. Kohdassa, jossa jää oli vajonnut, oli tyhjentynyt järvi. Se kulki nyt omia polkujaan jääkannen alla ja pullisteli sitä kulkiessaan. (Ks. Antarktiksen alla velloo vesistö, Tiede 3/2007, s. 4.)


Vesi voi liukastaa jäävirtoja

Miksi järvet tyhjenevät ja minne vesi menee, ei toistaiseksi tiedetä. Todennäköisin selitys on, että jään paino yksinkertaisesti pusertaa veden liikkeeseen, jolloin se leviää laajalle alueelle jääpeitteen alle. - Jään alla vesi voi kulkea jopa ylämäkeen, sanoo Neil Ross. Tutkijat ovat nyt yhä kiinnostuneempia siitä, miten vesi vaikuttaa jään liikkeisiin, jäävirtoihin.

Professori Matti Leppäranta Helsingin yliopistosta vertaa Etelämantereen jäätikköä pöydälle läiskäistyyn taikinamassaan. - Kun tarpeeksi kauan odottaa, se alkaa valua reunoiltaan.

Samoin Etelämantereen jäätikkö valuu vähitellen mereen, mutta ainoastaan, kun maaston muoto antaa siihen mahdollisuuden. Näihin kohtiin syntyy jäävirtoja, joista tunnetuin on Recoveryn jäävirta Itä-Antarktiksella. Se työntää vuosittain 35 miljardia tonnia jäätä Weddellinmereen.

Tutkijat uskovat, että jääjärvet ja jäävirrat vaikuttavat toisiinsa. Järvien vesi voi toimia liukasteena, joka saa jäävirrat kulkemaan nopeammin. Esimerkiksi Recoveryn yläjuoksulla, missä ei ole järviä, jäävirta etenee 2-3 metriä vuodessa, mutta järvialueella vuosivauhti kiihtyy 50 metriin.

Ross kuitenkin muistuttaa, että järvillä voi olla myös päinvastainen, hidastava vaikutus. - Ne voivat pitää veden säilössä, jolloin se ei pääse levittäytymään jäävirtojen alle.

Kysymyksiä riittää. Mitkä järvet ovat yhteydessä toisiinsa ja mitkä ovat erillään? Mitkä järvet tyhjenevät ja mitkä säilyttävät vetensä? Mitkä liukastavat jäävirtoja ja mitkä toimivat liukastetta poistavina nieluina? Seuraavaksi tutkijat haluavat selvittää, miten jäänalainen vesiverkko toimii.


Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.





Vostok: elämää vai ei?


Venäläiset kairasivat jo aiemmin Vostokjärven jäätyneisiin yläosiin, ja silloin otetuista näytteistä etsittiin mikrobeja. Tulokset olivat kahtalaisia.

Kun Yhdysvalloissa tutkittiin Vostok-näytettä, millilitrasta sulatettua jäävettä löytyi satoja, jopa tuhansia kuolleita bakteereja.

Sen sijaan ranskalais-venäläinen ryhmä, joka analysoi toista näytettä, ei löytänyt bakteerisoluja käytännössä lainkaan. Dna-testit tosin viittasivat siihen, että näytteessä olisi mukana termofiilisiä eli kuumassa eläviä bakteereja.

Tiedeyhteisö ei ole ottanut Vostokin näytteisiin kantaa. Yleisesti ajatellaan, että saastumisen riski maastossa tai laboratoriossa on niin suuri, että asia ratkeaa vasta uusien näytteiden myötä.







Mistä jäätyminen alkoi?

Jani Kaaro


Järvien ohella tutkijoita pohdituttaa Etelämantereen jääpeite. Se syntyi keskellä lämpökautta ja ilmeisesti hyvin nopeasti.



Miksi Etelämanner alkoi jäätyä noin 35 miljoonaa vuotta sitten, on edelleen arvoitus. Maapallo oli tuolloin paljon lämpimämpi paikka kuin nyt, ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli 3-4 kertaa nykyistä suurempi.

Tutkijat ovat pitkään arvelleet, että Etelämantereen jäätyminen olisi seurausta sen ja Etelä-Amerikan mannerlaattojen irtaantumisesta toisistaan. Syntynyt Drakensalmi olisi ohjannut lämpimät merivirrat pois Etelämantereen ympäriltä, jolloin alue olisi alkanut jäähtyä.

Teoria sai vahvistusta vasta neljä vuotta sitten merenpohjan kerrostumista kairattujen kalanhampaiden isotooppien analyysistä. Tulokset osoittivat, että Drakensalmi todella syntyi samanaikaisesti kun jäätyminen alkoi.


Vuoret, joita ei pitäisi olla

Toinen puoli jäätymisen arvoituksesta ovat vuoret, jotka seismisiä tutkimuksia tehneet venäläiset 1950-luvulla havaitsivat jääpeitteen alta. Nykyään näiden Gamburtsevinvuorten uskotaan olevan kiintopiste, josta jääpeitteen synty mantereen itäosaan alkoi. Jäätä olisi muodostunut ensin vuorten rinteille, mistä se olisi laajentunut ympäristöön.

Gamburtsevinvuoret ovat kiinnostaneet geologeja suuresti, sillä niiden olemassaolo sotii alan käsityksiä vastaan. Yleensä poimuvuoret syntyvät mannerlaattojen reunoille kahden laatan törmätessä toisiinsa, mutta Gamburtsevin jono sijaitsee laatan keskellä. Toinen vaihtoehto on, että vuoret eivät olisi poimuttuneita vaan tuliperäisiä, mutta tämä on epätodennäköistä. - Niiden ei pitäisi olla olemassa, totesi vuorijonoja tutkinut yhdysvaltalaisgeologi Robin Bell BBC:n haastattelussa toissa vuonna.


Terävyys viittaa pikajäätymiseen

Tuoretta tietoa Gamburtsevinvuorista saatiin viime keväänä. Tuolloin tuloksensa julkaisi kansainvälinen tutkijaryhmä, joka selvitti vuorijonon rakennetta tutkalaitteilla ja seismisillä menetelmillä. Ne vahvistivat, että vuoristo sijaitsee noin neljän kilometrin syvyydessä ja on laajuudeltaan Alppien luokkaa. (Ks. Antarktiksen jäävuori varmistui, Tiede 4/2009, s. 9.)

Tutkijoiden yllätykseksi vuorijonot osoittautuivat Alppien lailla terävähuippuisiksi. Koska jää kuluttaa maaperää, jäätiköitymisen olisi odottanut hiertäneen vuoret tasaisiksi. Terävät huiput viittaavat siihen, että jääpeite muodostui nopeasti.



 


Jos rehkiminen ei huvita, syy voi olla geeneissä.

Monia liikunta palkitsee hyvän olon tunteella, mutta kaikille palkintoa ei tule, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan. Olo saattaa olla hikilenkin jälkeen enemmän runneltu kuin rento.

”Osa suomalaisten liikkumattomuudesta saattaa selittyä negatiivisilla tuntemuksilla”, sanoo jutussa liikuntapsykologian professori Taru Lintunen Jyväskylän yliopistosta.

Ihmiseltä saattavat puuttua hyvät kokemukset ja liikunnallisen elämäntavan mallit.

Perimälläkin on sormensa pelissä. Naisilla jopa puolet liikuntanautinnon vaihtelusta selittyy geeneillä, miehillä kolmannes.

Näin osoittaa vuonna 2014 julkaistu suomalainen tutkimus, joka perkasi perintötekijöiden osuutta liikuntamotivaatioon.

Tarkkaa syytä eroihin ei tiedetä. Yksi ehdokkaista on aivojen dopamiinirata. Se palkitsee niin syömisestä, seksistä kuin liikunnasta.

Dopamiinikylpy tuottaa aivoissa huumaavan euforian. Tutkimusten mukaan järjestelmän häiriöt vähentävät koe-eläinten liikkumishaluja.

Viime kädessä geenit ohjaavat mielihyväkoneiston toimintaa. Dopamiinin valmistukseen tarvittavat geenit toimivat toisilla kenties vilkkaammin. Erityisesti naisilla on liikuntamielihyvän kokemisessa geneettistä vaihtelua.

Yksilöiden erot ulottuvat laajemmallekin. Kaikki eivät saa liikunnasta yhtä paljon hyötyä – ainakaan heti.

Sama harjoittelu saattaa vaikuttaa ihmisiin eri tavoin. Yhden kunto kasvaa kohisten, mutta toinen ei saa tuloksia, vaikka kuinka rehkisi. Tutkijat puhuvat yksilöllisestä vasteesta.

Kuitenkin vaikka oma elimistö tuntuisi olevan immuuni liikunnalle, se voi olla vain harhaa. Tutkimuksissa tuijotetaan usein suorituskykyyn ja lihasvoimaan. Ne eivät ehkä hetkahda pienestä rasituksesta, mutta veren rasva- ja sokeriarvot saattavat parantua merkittävästi. Siksi liikuntaa voi suositella kaikille.

Kysely

Onko liikunta tuskien tie?

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

 

Tieteessä 2/2018 

 

PÄÄKIRJOITUS

Kun viha vie

Vihapuhuja ratsastaa alkukantaisella reaktiolla.

 

PÄÄUUTISET

Unissa puhutaan rumia

Myöntisen päiväminän takaa kurkkii
kielteinen yöminä – hyvästä syystä.

Alienkivi on yksi miljoonista

Tähtienvälisiä asteroideja syöksyy
aurinkokunnan läpi jatkuvasti.

Nykyihminen seikkaili
ulos Afrikasta useita kertoja

Yhden ulostulon malli ei enää mitenkään
istu Aasian löytöihin.

Korallit kalpenevat kiihtyvää tahtia

Lämpenevät vedet riistävät
polyypilta elintärkeän kumppanin.

 

ARTIKKELIT

Migreeni vyöryy aivorungosta

Kun sähköt sekoavat hermokeskuksessa,
kipuviestit kiihdyttävät aivot hälytystilaan.

Esinisäkkäät
Maailman valtiaat ennen dinosauruksia

Kehitys kohti meitä käynnistyi jo silloin,
kun maapallon mantereet olivat vielä yhtä.

Siittiöt hukassa

Enää hälytyskellot eivät kilise van kumisevat.
Miesten siittiömäärät ovat romahtaneet.

James Bond
Harmaa agentti hurmasi maailman

Vastoin odotuksia huomaamaton vakooja sai
valtavan huomion. Kohu teki fiktiosta faktaa.

Liikenne jättää tiet

Visio on villi muttei utopiaa. Jokainen sopiva
maapala tarvitaan luonnolle ja ruoalle.

Ennen paras mies oli poikamies

Naiset ja seksi eivät ole aina olleet miehen mitta.
Elämän tärkeät asiat löytyivät pitkään toisaalta.

 

TIEDE VASTAA

Voiko pissa jäätyä kaarelle?

Haudataanko vainajat ilmansuuntien mukaan?

Mikä on puujalkavitsi?

Miksi kuusi kestää lumen painon?

Miten norppa löytää takaisin avannolle?

Voiko avaruusaseman palauttaa Maahan?

 

KIRJAT

Oma dna kantaa suvun historiaa

Marja Pirttivaara teki suomalaisille sukututkijoille uudenlaisen kätevän oppaan.

 

KUVA-ARVOITUS

Klassikkopalsta

kutsuu lukijoita tulkitsemaan kuvia lehden Facebook-sivustolle: facebook.com/tiede.fi

 

OMAT SANAT

Valoa kohti

Entisinä aikoina kantasana tarjosi myös lämpöä.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.