Jos päästöt kasvavat tätä vauhtia, voimme joutua viilentämään ilmastoa hätäkeinoin. Niihin sisältyy suuria riskejä.
 

Teksti: Kalevi Rantanen

Jos päästöt kasvavat tätä vauhtia, voimme joutua viilentämään ilmastoa hätäkeinoin. Niihin sisältyy suuria riskejä.

Julkaistu Tiede -lehdessä 10/2010Taivas näyttää maidonvalkoiselta, Aurinko hehkuu punaisena sumuharson läpi. Lapset tuntevat sinisen taivaan vain historiatallenteista ja vanhempiensa muisteluista. Eletään 2040-lukua.Lentokoneet kuljettavat taivaalle rikkidioksidia, joka reagoi veden kanssa ja muodostaa rikkihappoa. Meriä peittävät tekopilvet, joita erikoislaivat tuottavat ruiskuttamalla ylös suolavettä. Auringon säteilyä vähentämällä lämpötila saadaan pidettyä kurissa. Vaikka aurinko näkyy huonosti, säteilyltä on pakko suojautua. Ultraviolettisäteily on voimistunut, koska rikkisumu tuhoaa otsonikerrosta. Yli kaksi miljardia ihmistä Aasiassa ja Afrikassa kärsii kuivuudesta. Siirtolaisia virtaa etelästä pohjoiseen, ja Pohjois-Eurooppakin afrikkalaistuu hyvää vauhtia. Happamoituminen on tuhonnut suuren osan merielämästä. Kalat, valaat ja hylkeet ovat kuolleet.

Tekniikka tuli parrasvaloihinMaailma voi 2040-luvulla näyttää oudolta, jos joudumme tekniikan keinoin muokkaamaan planeetan ilmastoa. Kasvava määrä tutkijoita uskoo, että tällaiseen hätäratkaisuun on pakko varautua.Planeettatekniikaksi kutsuttu ilmaston muokkaus marssi parrasvaloihin viime talven aikana. On pidetty seminaareja ja julkaistu artikkeleita ja kirjoja, kuten Britannian tiedeakatemian Royal Societyn raportti syksyllä 2009.Yhdysvaltojen tiedeviikon ohjelmaan viime helmikuussa oli mahdutettu aiheesta kolme symposiumia, mikä maailman suurimmassakin tiedetapahtumassa oli paljon.– Aluksi käytin vain muutaman prosentin työajastani planeettatekniikan tutkimiseen, sanoo Calgaryn yliopiston professori David Keith, ympäristö- ja energiatutkija ja yksi tiedeviikon puhujista. – Nyt siihen menee iso osa ajasta.Keith kertoo tutkineensa ilmastonmuutosta vuodesta 1989 ja tarttuneensa planeettatekniikkaan, kun huomasi, että kukaan ei puhunut siitä. Yksi kimmoke hänelle olivat ilmastontutkija Wallace Smith Broeckerin työt. Broecker on tutkinut muun muassa maapallon historian äkillisiä ilmastonmuutoksia. Hän puhui jo 1970-luvulla ilmaston lämpenemisestä, ja 1980-luvulla hän tutki mahdollisuutta jäähdyttää ilmakehää rikkidioksidilla.

Tähän saakka bau-linjaaNobel-kemisti Paul Crutzen on tuonut aktiivisesti julkisuuteen planeettatekniikkaa. Neljä  vuotta sitten hän nosti esiin ajatuksen rikkiyhdisteiden levittämisestä stratosfääriin. Crutzen kävi toukokuussa Helsingissä puhumassa toisesta aiheesta, typpidioksidin vaikutuksesta ilmakehään, mutta keskustelu kulki luonnostaan myös ilmaston muokkaamiseen.– Minulla on lastenlapsia, Crutzen perustelee kiinnostustaan aiheeseen.Tutkijoiden huoli johtuu viime vuosikymmenien kehityksestä energiataloudessa, tai pikemmin kehityksen puutteesta. Kasvihuonekaasujen päästöt ovat lisääntyneet tasaisesti.Kansainvälinen energiajärjestö IEA on laatinut skenaarioita, jotka kuvaavat energiatalouden tulevaisuutta. Bau-skenaario, jonka nimi tulee ilmauksesta business as usual, kertoo, mitä tapahtuu, jos kehitys jatkuu entiseen tapaan. Kasvihuonekaasujen päästöt vähintään kaksinkertaistuvat vuoteen 2050 mennessä. Toistaiseksi ihmiskunta on marssinut vakaasti bau-linjaa. Siksi monet tutkijat epäilevät, että ihmiset kypsyvät tekemään jotain vasta sitten, kun maapallon kuumenemista ei enää ole mahdollista pysäyttää päästöjä leikkaamalla. Silloin lämpötilan alentamiseksi tarvitaan nopeaa keinoa.

Mallina PinatuboAuringonpaistetta voitaisiin vähentää syöttämällä ilmakehään valoa heijastavia hiukkasia, joita tuotettaisiin rikkidioksidin ja rikkivedyn avulla. Stratosfäärissä yhdisteet reagoivat veden ja hapen kanssa, jolloin syntyy rikkihappopisaroita. Ne sirottavat osan auringonsäteistä takaisin avaruuteen.Malli tulee tulivuorista. Kun Pinatubo purkautui Filippiineillä 1991, stratosfääriin syöksähti kaksikymmentä miljoonaa tonnia rikkidioksidia. Seuraavana vuonna maapallo jäähtyi noin puolen asteen verran, mutta lämpeni sitten uudelleen.Purkaukset ovat luonnon kokeita, joilla ilmastontutkijat testaavat tietokonemallien pätevyyttä. Tietokonesimulaatiot kertovat, että ilmaston lämpenemisen pysäyttämiseksi stratosfääriin pitäisi noin joka neljäs vuosi syöttää yksi pinatubollinen aerosolia eli kaasu- ja hiukkasseosta, ja tätä pitäisi jatkaa muutama vuosikymmen.Levityksen hoitaisivat lentokoneet tai ilmapallot. Royal Societyn raportin mukaan vuosittain kyettäisiin levittämään stratosfääriin 1–5 miljoonaa tonnia aerosoleja. Määrä on vain kymmenesosa maailman lentorahdista.

Rikkiä polttoaineeseenNäppärä injektointitapa olisi sekoittaa rikki suihkukoneiden polttoaineeseen. Ilmastotutkija, tohtori Philip J. Rasch Pacific Northwest National Laboratorysta on työtovereineen laskenut, että jos polttoaineessa olisi rikkiä viisi painoprosenttia eli 10–100 kertaa nykyistä enemmän, 50 miljoonasta polttoainetonnista (joka on puolet kaupallisen ilmailun nykyisestä vuosikulutuksesta) saataisiin 2,5 miljoonaa tonnia rikkiä. Palaessa siitä tulisi viisi miljoonaa tonnia rikkidioksidia, joka reagoidessaan ilmakehän veden kanssa lopulta tuottaisi kymmenen miljoonaa tonnia rikkihappoaerosolia.Neljässä vuodessa kertyisi siis yksi pinatubollinen, joka riittäisi jäähdytykseen.Raschin ja kumppanien mukaan rikkihapposumu, joka jakautuisi tasaisesti 15–25 kilometrin korkeuteen ja koostuisi noin 60 nanometrin hiukkasista, toimisi ”ideaalisena aurinkovarjona”. Rikkihapposateita tutkijat pitävät vähäisenä ongelmana. Stratosfääristä mahdollisesti laskeutuvat saasteet olisivat mitättömiä verrattuna maanpäällisen teollisuuden päästöihin. Savupiipuista tulee yhä kymmeniä miljoonia tonneja rikkidioksidia vuodessa.

Luonnosta vaihtoehtojaRikkihappo tuntuu raa’alta aineelta. Royal Societyn raportissa paneudutaan rikkiyhdisteisiin, koska niiden jäähdytysvaikutuksesta on tulivuorenpuorenpurkausten takia kokeellista tietoa ja niitä on tutkittu eniten. Mutta jotkin muut aineet ehkä toimivat paremmin.Helsingin yliopiston ilmakehätieteiden osaston johtaja, fysiikan professori Markku Kulmala tuo vaihtoehtona esiin orgaaniset aineet, kuten terpeenit. Näitä hiilivetyjä on esimerkiksi havupuiden pihkassa.– Pitää tutkia myös biogeoengineeringiä, josta on puhuttu vähän, Kulmala sanoo. – On etsittävä aineita, joista on mahdollisimman vähän haittaa.Auringonvaloa heijastavia hiukkasia muodostaa myös tavallinen keittosuola, jota on valmiina merivedessä. John Latham, joka työskentelee Philip J. Raschin kanssa samassa laboratoriossa Washingtonin osavaltiossa, on kehittänyt tekopilvitekniikkaa, jossa merivettä ruiskutetaan ilmaan meren pinnalla tai aivan lähellä pintaa. Yläilmakehään ei tarvitsisi lentää. Aurinko haihduttaa lämmöllään vettä, ja suolahiukkaset matkaisivat höyryn mukana ylös ja toimisivat tiivistysytiminä. Näin muodostuu sopivan kokoisia, auringonvaloa hyvin heijastavia vesipisaroita.Jos 1 500 laivaa ruiskuttaa 150 kilowatin sähköteholla, syntyy tarpeeksi pilviä, kertovat laskelmat. Tarvitaan siis vain noin 225 megawattia eli yhden keskikokoisen lämpövoimalan teho, joka merellä voitaisiin ottaa tuulivoimasta.Kuulostaa liian hyvältä ollakseen totta. Tutkijat myöntävät auliisti, että avoimia kysymyksiä riittää. Latham varoittaa, että tekopilvi voi olla arvaamaton: pahimmillaan suolahiukkaset saattaisivat jopa heikentää pilven heijastuskykyä.

Mitä jos menee överiksiTutkijat varoittavat, että kaikki ilmastointerventiot ovat hätäratkaisu. Niihin sisältyy suuria riskejä. Ja vaikka maapalloa pystyttäisiin jäähdyttämään vähentämällä Auringon säteilyä, hiilidioksidin määrä ilmakehässä jää ennalleen – tai jopa kasvaa.Hiilidioksidi ei vain lämmitä ilmakehää; se esimerkiksi happamoittaa meriä. Meristä on puhuttu paljon vähemmän kuin ilmakehästä, mutta todennäköisesti veden pH-arvo on yhtä tärkeä muuttuja kuin ilman lämpötila. Happamoituminen voi tuhota suuren osan merien elämästä. Ilmaston muokkaamisessa maallikko näkee ilmeisen riskin: entä jos menee överiksi ja maapallo jäähtyy liikaa? Asiantuntijan mukaan ongelmat ovat pääasiassa muualla.– En usko, että jäähdytämme Maata liikaa, sanoo Paul Crutzen, joka on tutkinut myös jäähtymisongelmaa eli ydintalvea. – Suurimmat vaarat ovat otsonikerroksen tuhoutuminen ja sademäärien muuttuminen.Tietokonesimulaatioiden mukaan Pinatubo-luokan rikkisuihkutus alentaisi ilmakehän lämpötilaa maailmanlaajuisesti mutta vähentäisi samalla sateita Aasiassa ja Afrikassa. Noin kahden miljardin ihmisen vesi- ja ruokahuolto vaarantuisi. Kerran aloitettua ilmastonmuokkausta on myös vaikea keskeyttää. Aerosolien syötön lopettaminen voisi nostaa lämpötilaa äkillisesti useilla asteilla, varoittivat yhdysvaltalaisen Rutgersin yliopiston ilmastotutkija Alan Robock ja kolme muuta tutkijaa Science-lehdessä viime tammikuussa. Äkkikuumeneminen olisi kohtalokasta.

Saako tutkia?Kaikkia vaikutuksia on mahdotonta havaita teoreettisin pohdiskeluin tai tietokonesimulaatiolla. Tieteen perinnäinen tapa saada selville arvaamattomat vaikutukset ja riskit on tehdä kokeita. Aloitetaan pienistä kokeista ja suurennetaan mittakaavaa vähitellen. Ilmastonmuokkauksen testaamisessa on se erityisvaikeus, että tarkkaa tietoa antavat vasta mittavat kokeet – pienen kokeen vaikutus hukkuu luonnollisiin vaihteluihin. Alaskan Kasatochi-tulivuoren ja Itä-Siperian Sarytševin purkaukset vuosina 2008 ja 2009 syöttivät ilmoille kaksi miljoonaa tonnia rikkidioksidia, mutta ilmakehän lämpötilassa ei havaittu muutoksia.Osittaisetkin kokeet ovat toki enemmän kuin ei mitään. Markku Kulmala painottaa, että ilmaston säätelyä on tarpeen testata eri mittakaavoissa.– Jos on hätä kädessä ja pakko muuttaa ilmastoa, on hyvä, että käytössä on koetuloksia, Kulmala sanoo. – On vastuutonta lähteä liikkeelle pelkkien mallilaskelmien perusteella.Planeettateknisten ratkaisujen testausta on kuitenkin alettu jo vastustaa. Esimerkiksi internetissä pyörii Hands off Mother Earth eli Kädet irti Äiti Maasta -kampanja, jonka takana on joukko ympäristö- ja kansalaisjärjestöjä. Ne julistavat puolustavansa kotiplaneettaa ”planeettatekniikkakokeilujen uhkaa vastaan”. Vastustus siis kohdistuu jo pelkkiin kokeisiin. Joillekin planeettatekniikan mahdollisuus taas on yksi lisäsyy olla tekemättä mitään kasvihuonekaasujen päästöjen vähentämiseksi. Miksi huolestua? Jos ongelmia tulee, niin jäähdytetään sitten maapalloa. On hyvinkin mahdollista, että jäähdytyshalut kasvavat, kun ympärillä kuumenee tarpeeksi: yhä useammat ihmiset alkavat vaatia, että planeettatekniikka on otettava käyttöön heti, riskeistä piittaamatta.Skenaariot auttavat näkemään, mitä tapahtuu, jos toimitaan tietyllä tavalla. Muutamme ilmastoa joka tapauksessa, eli tiedostamattamme harjoitamme jo planeettatekniikkaa. Eikö olisi hyvä kokein selvittää, miten erilaiset tekniset ratkaisut vaikuttavat ympäristöön?

Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Ilmaston muokkaus etsii nimeä

Ilmaston tietoisesta muokkaamisesta käytetään englantilaisella kielialueella nykyään useimmiten sanaa geoengineering. Toinen nimitys, planetary engineering, näyttää jäävän pois käytöstä. Suomessa geoengineeringin suora käännös johtaa kuitenkin harhaan. Geotekniikka tarkoittaa maa- ja kalliorakentamista. Suomessa on puhuttu planeettatekniikasta, ilmastonmuokkauksesta ja ilmasto-interventioista.Epäselvää on sekin, mitä planeettatekniikkaan luetaan. Jo puiden istuttaminen on planeettatekniikkaa, jos metsää istutetaan tarpeeksi paljon.

Siirretään koko pallo!

Maapallon pelastamiseksi on laadittu mitä vauhdikkaimpia suunnitelmia. Kauempana Auringosta planeetta viilenisi luonnostaan.

Kolme yhdysvaltalaistutkijaa – Don Korycansky Santa Cruzin yliopistosta Kaliforniasta, Gregory Laughlin Nasasta ja Fred Adams Michiganin yliopistosta – ehdotti noin kymmenen vuotta sitten, että maapallo siirrettäisiin asteroidin avulla Marsin etäisyydelle Auringosta. Kolmikko haluaa varautua kaukaisen tulevaisuuden ongelmiin. Tähtitieteilijöiden laskelmien mukaan Aurinko kuumenee ja laajenee noin miljardin vuoden kuluttua niin, että elämä Maassa tulee mahdottomaksi.

Hinaus asteroidillaNäin Maan siirto käy: Siepataan asteroidi, jonka läpimitta on noin sata kilometriä. Ohjataan se sopivaa rataa pitkin Maan ohi. Asteroidi nykäisee maapalloa hiukan ulospäin Auringosta. Menettämänsä liike-energian asteroidi saa takaisin kulkiessaan Jupiterin ja Saturnuksen ohi.Toistamalla operaatio kerran kuudessatuhannessa vuodessa Maa saataisiin hinattua riittävän nopeasti pois Auringon kuumuudesta. Tekniikkaa on jo hyödynnetty pienten avaruusluotainten kuljettamisessa (ks. Halpalento aurinkokunnan laidalle, Tiede 1/2010 tai tiede.fi/arkisto), mutta planeettaskaalaan siirtyminen tuo ongelmia.Ensin pitäisi keksiä keinot ohjata asteroidia. Toinen ongelma on tarkkuus. Asteroidin on ohitettava Maa noin kymmenentuhannen kilometrin etäisyydeltä, mikä on avaruudessa olemattoman pieni turvaväli. Törmäys maapalloon tappaisi ainakin kaikki bakteeria suuremmat otukset.

Töytäys vetypommeillaNykyisen, omatekoisen kasvihuoneilmiömme torjuntaan asteroidimenetelmä ei ehdi. Mutta entä jos tönäistäisiin maapalloa kerralla hieman kauemmas Auringosta; siitähän se viilenisi.BBC julkaisi 2006 uutisen, jonka mukaan tutkijat spekuloivat maapallon siirtämistä ydinräjähdysten avulla. Viiden tuhannen miljardin vetypommin energia riittäisi. Toimittajat viittasivat lähteenä professori Ken Caldeiraan, joka johtaa globaaliin ekologiaan keskittynyttä laboratoriota Stanfordin yliopistossa. – Juu, tein nopeasti kirjekuoren taakse laskelmia, kun toimittaja pyysi, kertoi Caldeira Yhdysvaltain tiedeviikolla viime helmikuussa. – Taisi tulla kaksi kertaa liian suuri pommimäärä. Mutta jos vakavasti puhutaan, Caldeiran mukaan pommien räjäyttely on kahjo idea. Jos maapalloa halutaan joskus siirtää, järkevintä on käyttää planeettojen vetovoimia. Vaikka tarvittava pommimäärä kyettäisiin valmistamaan, sitä on lähes mahdoton räjäyttää turvallisesti. Hyvässä lykyssä maapallo siirtyisi, mutta jäisikö ketään henkiin?

Biljoona peiliä varjostamaanJos jätetään Maa kiertämään nykyistä rataansa, avaruuteen voitaisiin rakentaa peilejä tai varjostimia, jotka leikkaisivat pois osan Auringon säteilystä. Peilisuunnitelmia on monia. Skotlantilaisen Strathclyden yliopiston koneenrakennuksen professori Colin McInnes on esittänyt, että lähiasteroideista valmistettaisiin avaruudessa biljoonia heijastimia, halkaisijaltaan noin puolen metrin kokoisia kiekkoja. Toinen mahdollisuus on tehdä peilit Maassa. Tähtitieteilijä Roger Angel Arizonan yliopistosta ehdotti muutama vuosi sitten, että sähkömagneettisilla tykeillä ammutaan avaruuteen 10 000 000 000 000 eli kymmenen biljoonaa noin 60 sentin läpimittaista peiliä. Ammunta kestäisi kolmekymmentä vuotta.Pelkkä peilien rakentaminen veisi parhaassa tapauksessa kymmeniä vuosia. Jos peilit toimisivat liian hyvin, maapallo saattaisi pimentyä.

Hiilidioksidi avaruuteenJos ei edellinen vielä viistä tieteisfantasiaa, sitä on ainakin Los Angelesin yliopiston Uclan emeritusprofessori Alfred Wongin idea.Wong ehdottaa, että varataan ilmakehän hiilidioksidimolekyylit sähköisesti. Sitten pumpatataan ne maapallon magneettikentän avulla niin kauas avaruuteen, että varmasti pysyvät poissa. Amerikkalaiseen tapaan on perustettu jo firma kaupallistamaan ideaa.Tiedot energian tarpeesta puuttuvat vielä, ja tekniset yksityiskohdat ovat muutenkin hataria. Vaikka idea joskus toteutuisi, nykyhetken ongelmiin se on liian kaukana.

Ruotsissa työntekijät avaavat jo oven kädessä olevalla sirulla.

Tukholmassa sijaitseva teknologia-alan yritysten toimisto Epicenter alkoi kaksi vuotta sitten asentaa työntekijöidensä käsiin siruja. Niillä työntekijät voivat esimerkiksi avata työpaikalla ovia, kirjautua tietokoneille tai maksaa lounaan, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Istute toimii kuin mikä tahansa siru uimahallien rannekkeissa tai työpaikkojen kulkuluvissa. Sitä ei vain tarvitse muistaa pitää mukana.

Tänä kesänä Yhdysvalloissa seurattiin esimerkkiä. Wisconsinilainen yritys asennutti sirun kymmenille työntekijöilleen.

Terveydenhoidossa erilaisia implantteja on käytetty jo pitkään. Uutta ruotsalais- ja amerikkalaisyrityksessä on käyttää istutteita muuhun kuin terveystarkoituksiin.

Kysely

Ottaisitko tunnistesirun ihosi alle?

Kun kelloa ei ollut, auringon asema kertoi, milloin syödään

Ilmansuunnilla on ollut suuri merkitys entisajan ihmisten elämässä. Niiden mukaan on valittu asuinpaikat ja katsottu kulkureitit. Kun ei vielä tunnettu karttoja eikä kompasseja, määriteltiin suunnat taivaankappaleiden ja muiden luonnonilmiöiden mukaan.

Öisen tähtitaivaan kiintopiste oli Pohjantähti eli Pohjannaula. Se näytti olevan tukevasti kiinni taivaan pohjassa. Taivas kuviteltiin kupumaiseksi kanneksi, joka pyöri hitaasti Pohjantähden ympäri. Tähden suunta oli pohjoinen tai länsimurteissa pohjainen. Pohja on ikivanha indoeurooppalainen laina. Se on alkuaan tarkoittanut peräosaa tai takaosaa.

Auringolla on ollut tärkeä rooli ilmansuuntia nimettäessä.

Itä kuuluu yhteen itää-verbin kanssa ja viittaa suuntaan, josta aurinko nousee eli ikään kuin itää aamulla.

Koillisen kantasana koi on perintösana, joka tarkoittaa sarastusta.

Länsi on ilmeisesti alavaa maata merkitsevän murteellisen lansi-sanan muunnelma, joka ilmansuunnan nimenä viittaa matalalle painuneeseen aurinkoon.

Luode-sanan alkuperä on epäselvä, mutta se voi olla ikivanhan heittämistä merkitsevän luoda-verbin johdos ja tarkoittaa suuntaa, jonne aurinko lopulta katoaa.

Louna tai lounas on alkuaan merkinnyt päivää ja päivänvaloa ja sitten myös ateriaa, joka on nautittu puolipäivän maissa. Kun ei ollut kelloja, piti eri tahoille hajaantuneen työväen katsoa auringosta, milloin oli yhteisen aterian aika. Tärkeä suunta sai nimekseen lounas tai lounainen.

Etelä on vanhaan perintösanastoon kuuluvan esi-sanan johdos ja tarkoittaa sananmukaisesti edessä olevaa paikkaa. Asumusten oviaukot avattiin mielellään lämpimimpään ilmansuuntaan, jossa aurinko oli korkeimmillaan. Etelä oli siis suunta, joka oli pirtistä ulos astuttaessa oven edessä.

Kaakko on siinä mielessä poikkeus, ettei se liity taivaankappaleisiin vaan vesilintujen ikiaikaisiin muuttoreitteihin. Se oli upeasti kailottavien kaakkolintujen eli kuikkien ja kaakkurien tulosuunta keväällä.

Nykyään ilmansuuntien ja niiden nimien järjestelmä näyttää selvältä, mutta se ei ole syntynyt itsestään. Murteissa nimityksiä on paljon enemmän, ja samojenkin nimitysten merkitykset vaihtelevat.

Tähän moninaisuuteen kyllästyi Elias Lönnrot, joka kehitti suomea sivistyskieleksi 1800-luvulla. Hän valikoi sopivat termit ja esitteli ne Mehiläinen-lehdessään. Niitä me käytämme edelleen.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 10/2017