“Ensimmäisiä” havaintoja muovisista kivistä – kuinka trooppiselta saarelta löydetyt muodostumat liittyvät tiedeviestintään

Viime viikolla uutisoitiin eräästä uudesta tutkimuksesta useassa eri mediassa. Suomessa aihe huomioitiin ainakin Helsingin Sanomissa ja Ilta-Sanomissa. Uutiset käsittelivät brasialaisten tutkijoiden Trindaden saarelta löytäneitä muodostumia, joissa rannalle ajautunut muoviroska on sulanut ja tarttunut kiviin kiinni. Reutersin mukaan tutkijaryhmässä mukana ollut geologi Fernanda Avelar Santos on todennut muovin löytymisen olevan samaan aikaan “uutta ja pelottavaa, koska saastuminen on saavuttanut geologian”. Tätä lausahdusta on siteerattu mediassa laajalti, myös suomenkielisessä uutisoinnissa. 

Ihmisen vaikutus geologisiin prosesseihin ei kuitenkaan ole uusi asia. Myöskään muovin ja kiviaineksen sekoitukset, “plastiglomeraatit”, joita Santosin tutkimusryhmä kuvaa Trindaden saarelta, ei maapallon mittakaavassa ole uusi löytö. Sekä englannin- että suomenkielisten uutisartikkeleiden perusteella on vaikea päästä käsiksi siihen, mitä Fernanda Avelar Santos on todella tarkoittanut sitaattien sisään laitetuilla sanoillaan: viittaako hän globaaliin tilanteeseen vai paikallisesti Trindaden saareen? Artikkeleista jää myös epäselväksi se, pohjautuvatko ne tutkijoiden yliopiston tiedotteeseen vai tutkijoiden haastatteluun (vai molempiin). 

Tässä blogitekstissä yritän taustoittaa aihetta hieman tarkemmin – sekä tutkimuksen että viestinnän näkökulmasta. 

Mitä plastiglomeraatit ovat

Plastiglomeraatti, englanniksi plastiglomerate, on termi, jota on tiettävästi käytetty tutkimuskirjallisuudessa ensimmäistä kertaa vuonna 2014. Tuolloin geologi Patricia Corcoran ja muut julkaisivat artikkelin, jossa he raportoivat löytäneensä muovin ja luontaisen sedimenttiaineksen muodostavia kappaleita Havaijilta. (Tähän “ensimmäisyyteen” palaan vielä blogitekstin lopussa.)

Artikkelissa plastiglomeraatti määritellään olevan kovettunutta monikomposiittimateriaalia, joka on syntynyt toisiinsa sekoittuneen tai yhteenliittyneen kiviaineksen ja sulan muovin kovettuessa. Artikkelissa Havaijilta löydetty plastiglomeraatti jaettiin kahteen erilaiseen tyyppiin (kuva alla). In situ -plastiglomeraatti tarkoittaa muodostumaa, joka on syntynyt muovin tarttuessa suoraan kiinni kallion pintaan. Klastinen plastiglomeraatti taas tarkoittaa heidän mukaansa materiaalia, joka on syntynyt kun sula muovi on yhdistynyt irtonaiseen kiviainekseen, koralleihin ja puunkappaleisiin.

Geologiassa klastinen voi viitata sedimenttiin, sedimenttikiveen tai rakenteeseen, joka koostuu klasteista, eli alun perin irrallisista mineraali- tai kivilajikappaleista.  

Plastiglomeraatin kaksi tyyppiä Corcoranin ja muiden artikkelin mukaan. Kuvassa A) on in situ -tyypin plastiglomeraatti, eli kalliopaljastuman pintaan kiinni sulanutta muovia. Kuvassa B) on klastista tyyppiä edustavan plastiglomeraatin kappale, joka sisältää alun perin sulana ollutta muovia sekä siihen tarttuneita kiven ja korallin kappaleita. Kuva on julkaisusta Corcoran ym. (2014), CC BY-NC 4.0. Kuva on rajattu alkuperäisestä (esimerkit C ja D on jätetty tästä yhteydestä pois).

Plastiglomeraatin syntymiseen tarvitaan jokin muovia sulattava prosessi. Havaijin saarea koskevan tutkimuksen mukaan muovia on sulattanut todennäköisesti ihmistoiminta, kuten nuotioiden sytyttäminen rannalle. Tutkitulla alueella tulivuorenpurkauksia ei ole esiintynyt vuosikymmeniin. Artikkelin mukaan maailmanlaajuisesti samankaltaisia muodostumia voisi syntyä ihmistoiminnan lisäksi esimerkiksi tulivuorten laavapurkausten tai metsäpalojen vuoksi. Toki näissäkin tapauksissa ihmisen kädenjälki näkyy muovin läsnäolona. 

Plastiglomeraattia muistuttavat muodostumat eivät rajoitu kaukaisille trooppisille saarille. Muovia sisältäviä, kivenkaltaisia muodostumia on löydetty Euroopasta esimerkiksi Giglion saarelta Italiasta, Portugalille kuuluvalta Madeiran saarelta ja Isosta-Britanniasta (mm. Ehlers & Ellrich 2020 ja viitteet siellä, Turner ym. 2019).

Artikkeleissa vaihtelee hieman se, mitä termejä näistä materiaaleista käytetään. Esimerkiksi termiä “plastikuori” (engl. plasticrust) on käytetty kallioiden pintaan muodostuneesta muovikerroksesta, jonka syntyprosessi liittyy mahdollisesti aaltojen iskuihin (mm. Gestoso ym. 2019, Ellrich ym. painossa).

Suomeksi plastiglomeraatti-nimitystä on käytetty toistaiseksi melko vähän. Ensimmäinen löytämäni osuma on kesäkuulta 2014, kun Yle uutisoi Corcoranin ja muiden tutkimukseen liittyen. Kuvataiteilija Kukka Pitkänen on käyttänyt termiä vuonna 2019 ja 2020 valmistuneen teoskokonaisuuden nimenä. Teosten aiheena on muovi. Termiä käyttää myös Karoliina Lummaa käsitellessään antroposeenidokumentteja kirjassa Sotkuiset maailmat – Posthumanistinen kirjallisuudentutkimus (Lummaa, 2020). Lummaa käsittelee muun muassa tuota vuonna 2014 julkaistua Corcoranin ja muiden tutkimusartikkelia.

Voisiko plastiglomeraatille löytyä muovista johdettu käännösvastine, esimerkiksi muoviglomeraatti? Vai toimiiko plastiglomeraatti tarkoituksessaan? Tästä olisi kiinnostava kuulla ajatuksia.

Trindaden saaren muovilöydöt 

Mutta takaisin aiheeseen, joka toimi koko tämän tekstin innoittajana. 

Trindaden saari on syrjäinen saari, joka sijaitsee yli 1100 kilometrin päässä Brasiliasta. Se on alun perin syntynyt tulivuoritoiminnan seurauksena. Saari on kooltaan melko pieni, lähteestä riippuen noin 8, 10 tai 13 neliökilometriä, mutta tärkeä alue lukuisille kasvi- ja eläinlajeille. Muutamasta kymmenestä hengestä koostuvaa tutkimusasemaa lukuun ottamatta saarella ei asu ihmisiä.   

Trindaden saari. Kuva: Simone Marinho, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.

Varhaisin löytämäni Trindaden muovisaastumista käsittelevä tutkimus on vuodelta 2014. Tutkimuksessa tutkittiin saarta ympäröivän meriveden muovisaastumista. Tutkimuksen lopputulos oli se, että Trindaden saaren ympäriltä kerätyistä merivesinäytteistä valtaosa, noin 90 %, sisälsi mikromuovin kappaleita (Ivar do Sul ym., 2014). 

Vuonna 2016 julkaistussa tutkimuksessa muovia löytyi saaren nokitiirojen pesistä (de Souza Petersen ym., 2016). Tässä tutkimuksessa saarten rantahiekkoja ei tutkittu, mutta kaksi vuotta myöhemmin muovia sisältävistä rantasedimenteistä raportoitiin Ryan Andradesin ja muiden tutkimuksessa (Andrades ym., 2018).

Merkittävää viime vuonna julkaistussa, ja nyt uutisotsikoihin nousseessa, Fernanda Avelar Santosin ja muiden tutkimuksesssa on se, että edellä kuvattuja plastiglomeraatteja kuvattiin nyt myös Trindadin saarelta. Itse tutkimuksessa kirjoittajat viittaavat asianmukaisesti aiempiin tutkimuksiin sekä plastiglomeraatteihin että ihmisen vaikutukseen liittyen. (Avelar Santos ym., 2018.)

Toinen keskeinen asia on tutkimusryhmän lähestymistapa aiheeseen. Vapaasti kääntäen tutkimuksessa kirjoitetaan, että “[v]aikka maailmanlaajuisesti on raportoitu uudesta muovijätteen saastumisesta, jolla on kivimäinen ulkonäkö, geologiset analyysit ovat edelleen puutteellisia” (Avelar Santos y., 2018). Tutkijat ovat käyttäneet erilaisia sedimentologian ja stratigrafian menetelmiä edistääkseen tällaisten muodostumien määrittelyä ja tunnistamista.

Artikkelissa käytävän keskustelun mukaan muovi voi tällaisina muodostumina säilyä pitkään geologisessa aineistoissa. Lisäksi se, kuinka muovi käyttäytyy geologisessa aineen kierrossa, esimerkiksi diageneesin aikana, on vielä epäselvää.   

Yksi olennainen asia artikkelissa on myös keskustelu ihmistoiminnan vaikutuksesta geologiaan. Tähän liittyy sekä kysymys siitä, voiko näitä materiaaleja luokitella geneettisesti kiviksi, että antroposeenin käsite. Tällä hetkellä antroposeeni ei ole virallisesti hyväksytty geologinen ajanjakso, vaikka termiä käytetään jo runsaasti monissa eri yhteyksissä. Antroposeenin määrittelystä käydään geologiassa aktiivista keskustelua. Tähän keskusteluun Fernanda Avelar Santos ja hänen kanssakirjoittajansa nostavat tutkimuksensa esimerkkinä siitä, kuinka laajalle levinnyttä muovijätteeseen liittyvä saastuminen on.

Trindadin saaren muovin tarkka alkuperä tai syntyprosessi ei tutkimuksesta täysin selviä. Lämmönlähteistä he sulkevat pois vulkaanisen aktiivisuuden ja auringon säteilyn ja toteavat mahdolliseksi lämmönlähteeksi nuotion. Muovia on voinut päätyä saarelle kaukaakin merivirtojen ja tuulten mukana. Osa löydetyistä kappaleista muistuttaa köysiä. En löydä artikkelista selkeää johtopäätöstä muovin alkuperälle tai sanoja “fishnet” tai “fishing net”, mutta uutisartikkeleissa tutkijat sanovat muovin olevan peräisin pääosin kalaverkoista. Mainittakoon tässä myös se, että artikkelin mukaan tutkimusasemalla syntyvästä jätteestä kierrätettävissä oleva materiaali kuljetetaan mantereelle, kierrättämättömissä jäte poltetaan saarella noin 2,5 kilometrin päässä, josta tutkimuksen muovia sisältämät muodostumat kuvattiin, ja eloperäinen jäte loppusijoitetaan mereen (Avelar Santos ym., 2022). 

Joka tapauksessa tutkimusartikkeli ja siitä julkisuudessa käytävä keskustelu tuntuu olevan hieman epätasapainossa. 

Ihmisen roolin merkityksestä

Tutkimusten perusteella on selvää, että ihminen vaikuttaa häiritsevällä tavalla maapallomme luontaisiin prosesseihin. Toimintamme vaikutukset kohdistuvat myös meidän ihmisten hyvinvointiin, eikä käynnissä olevat ympäristökriisit ole jokin ulkoinen asia, josta voimme ajatuksen tai toiminnan tasolla irtisanoutua. Tässä mielessä asian pitäminen esillä on tärkeää. 

Näin vaalien alla on hyvä myös todeta, että talouden ja yhteiskunnan näkökulmasta olemme riippuvaisia luonnosta ja sen hyvinvoinnista. Tästä aiheesta voit lukea lisää esimerkiksi helmikuussa 2023 julkaistusta Sitran raportista Luonto turvaa taloutemme. Raportista on tosin harmillisesti jäänyt uupumaan geodiversiteetti, joka on osa luonnon monimuotoisuutta. Nostettakoon se siis esiin tässä! 

Blogistani voit lukea geodiversiteetistä enemmän tekstistä Geodiversiteetti on osa luonnon monimuotoisuutta. Toinen hyvä lukuvinkki (vaikka itse sanonkin) on Helena Tukiaisen, Maija Toivasen ja minun kirjoittama artikkeli vuonna 2022 julkaistussa Geologi-lehdessä. Kiinnostava näkökulma aiheeseen löytyy myös Janne Alahuhdan ja muiden kirjoittamasta tekstistä The Lancet -julkaisussa. Artikkeli käsittelee geodiversiteetin yhteyttä ihmisen terveyteen. 

On kiinnostavaa nähdä, kuinka geodiversiteetti huomioidaan tulevaisuuden keskusteluissa ja päätöksenteossa. 

Voiko hyvän asian puolesta käyttää hieman värikynää? 

Trindadin saarta koskeva tutkimus on lyhyessä hetkessä levinnyt moneen uutiskanavaan. Vaikka tässä uutisoinnissa ei ole suoranaisesti kyse klikkiotsikoinnista, saa se mielestäni liian revitteleviä sävyjä. Helsingin Sanomien ja Ilta-Sanomien uutiset pohjaavat englanninkielisiin artikkeleihin, muttei niistäkään selviä tämän “värikynäilyn” alkuperä: toimittajat vai tutkijat? 

Muovisaastuminen on aiheena tärkeä, ja äkkiseltään voisi ajatella, että tiedon leviäminen laajalle tällaisen viestinnän kautta on hyvä asia. Miksi siis koin tarpeelliseksi kirjoittaa tämän tekstin?

Tiedän, että kiristyneet resurssit ja kilpailu luovat suorituspaineita niin tutkimuksessa kuin journalismissa. Journalistisesta näkökulmasta yhdestä tutkimuksesta on näppärää kirjoittaa vetävä juttu, mutta kokonaiskuva aiheesta jää siinä tapauksessa helposti laihaksi. Tiina Raevaara on Suomen Kuvalehdessä vuonna 2020 pukenut hyvin sanoiksi tämän ongelmallisuutta: “Yksittäinen tutkimus on kuitenkin vain yksittäinen, ja tieteen käsitys asioista muodostuu vähitellen tutkimustiedon karttuessa ja tarkentuessa. Tiede näyttäytyy julkisuudessa ailahtelevana ja lyhytjänteiseltä, kun otsikoihin päätyvät yksittäiset ja usein keskenään ristiriitaiset tutkimuslöydöt.” Yksittäinen tutkimus voi olla uutisoinnin arvoinen, mutta silloinkin on hyvä huomioida laajempi kokonaisuus. 

Toisinaan syy löytyy tutkijoista. Esa Väliverronen on käsitellyt artikkelissaan brittiläistä tutkimusta, jonka mukaan moni  yliopiston tiedote sisälsi liioittelua ja ylitulkintaa – ja tiedotteesta tämä siirtyi uutisointiin. Verrosen mukaan “[t]avanomainen perustelu liioittelulle ja markkinointihenkiselle tiedottamiselle on se, että näin herätellään median ja toimittajien kiinnostus aiheeseen. Se on myös peruste vaatia tutkimukselle lisää rahoitusta. Ajatellaan että pelkät faktat eivät myy, joten niitä täytyy tuunata houkuttelevammiksi.” Verrosen artikkelissa käsitelty tutkimus koski yhdessä julkaisusarjassa julkaistuja biolääketieteellisiä tutkimuksia, mutta samankaltaista liioittelua olen havainnut toisinaan myös geotieteellisestä tutkimuksesta kirjoitetuissa tiedotteissa. 

Pitkään tieteen yleistajuistamista tehneenä ymmärrän sen, että kaikkia tutkimuksen yksityiskohtia ei artikkeliin yleensä voi eikä kannata mahduttaa. Tieteen prosesseja ja niiden esiintuomista tiedeviestinnän kautta Vesa Talvitie vertaa Tieteessä tapahtuu -lehdessä julkaistussa artikkelissaan yhtä kiinnostavaksi sisällöksi kuin maalin kuivumisen. Tästä olen eri mieltä. Monet saamani yleisökysymykset geologiasta liittyvät nimenomaan siihen, kuinka jokin asia on saatu selville tai millaisia tutkimusmenetelmiä tiedon tuottamiseen on käytetty. Lisäksi näiden prosessien esiin nostaminen lisää ymmärrystä tutkimuksen tekemisestä. 

Tiina Raevaara kirjoittaa myös, että: “[t]ieteen tuloksista kertominen vaatii nöyryyttä ja tarkkuutta niin tutkijoilta kuin ammattiviestijöiltä. Sudenkuoppia on paljon, eikä täydellisiä ratkaisuja ole olemassakaan.” Ei minullakaan ole esittää tähän täydellisiä ratkaisuja, mutta uskon kuitenkin, että jokainen pystyy vaikuttamaan siihen, millaiseksi tieteestä viestiminen tulevaisuudessa muodostuu. Jos tekstin värittäminen syystä tai toisesta houkuttaa, suosittelen vetämään hetken henkeä.

Ja lopuksi vielä siitä ensimmäisyydestä, joka ei tiedon näkökulmasta ole ristiriidaton asia. Linkkaan tähän Max Liboiron Discord Studies -sivustolla julkaiseman tekstin, jossa hän käsittelee ensimmäisyyttä tieteessä ja sen yhteyttä kolonialismiin. Tekstissä sivutaan myös Corcoranin ja hänen ryhmänsä tutkimusta Havaijin plastiglomeraateista.

Olisi hienoa kuulla, mitä ajatuksia blogiteksti herätti. Jätä siis kommentti tai ota yhteyttä esimerkiksi Twitterissä! Lopuksi haluan esittää kiitoksen myös kaikille niille toimittajille, joiden kanssa olen saanut tehdä yhteistyötä geologiasta viestimisen parissa.

Käytetyt lähteet on merkitty pääosin upotettuina linkkeinä tekstin sekaan. Trindadin saaren löytöjä koskeviin yksittäisiin uutisiin en ole merkinnyt linkkejä, koska en halua lisätä uutisten kävijävirtaa (halutessaan ne löytää kyllä verkkohaulla). Alla olevasta listasta löydät keskeisimmät viittaukset Trindaden saarta koskevasta tutkimuksesta ja Karoliina Lummaan artikkeliin.

Uutisoitu tutkimus: Fernanda Avelar Santos, Giovana Rebelo Diório, Carlos Conforti Ferreira Guedes, Gerson Fernandino, Paulo C.F. Giannini, Rodolfo José Angulo, Maria Cristina de Souza, Maria Aparecida Ferreira César-Oliveira & Angelo Roberto dos Santos Oliveira, 2022. Plastic debris forms: Rock analogues emerging from marine pollution. Marine Pollution Bulletin, 182, 114031. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2022.114031

Muut:

Andrades, R., Santos, R. G., Joyeux, J.-C., Chelazzi, D., Cincinelli, A. & Giarrizzo, T., 2018. Marine debris in Trindade Island, a remote island of the South Atlantic. Marine Pollution Bulletin, 137, 180–184. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2018.10.003 

de Souza Petersen, E., Krüger, L., Dezevieski, A., Petry, M. V. & Montone, R. C., 2016. Incidence of plastic debris in Sooty Tern nests: A preliminary study on Trindade Island, a remote are of Brazil. Marine Pollution Bulletin, 105(1), 373–376, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.02.036 

Ivar do Sul, J. A., Costa, F., M. & Fillman, G., 2014. Microplastics in the pelagic environment around oceanic islands of the Western Tropical Atlantic Ocean. Water, Air, & Soil Pollution, 225, 2004, https://doi.org/10.1007/s11270-014-2004-z 

Lummaa, K., 2020. Antroposeenidokumentit ympäristömuutosten ja kulttuuristen muutosten todisteina. Teoksessa: Hyttinen, E. & Lummaa, K. (toim.), Sotkuiset maailmat – Posthumanistinen kirjallisuudentutkimus. Nykykulttuuri, Jyväskylä, Nykykulttuurin tutkimuskeskuksen julkaisuja 129, s. 39-76.

Havaintoja paleoklimatologisten artikkelien aikajakaumasta Nature Geoscience -lehdessä

Kuinka paljon eri geologiset ajanjaksot ovat esillä paleoklimatologisissa tieteellisissä artikkeleissa? Saako joku ajanjaksoista paistatella enemmän tutkimuksen parrasvaloissa toisiin verrattuina?

Nature Geoscience -lehti on tarkastellut julkaisemiensa paleoklimatologiaan, eli maapallon historian ilmastollisia oloja tutkivaan tiedesuuntaukseen, liittyviä tutkimuksia vuosilta 2008–2019. Vuositasolla otanta sisältää 40–50 artikkelia.

Tässä neljän (+1) kohdan tiivistys aiheesta. Huom! Sekä alkuperäinen artikkeli että tämä katsaus koskee vain yhden julkaisusarjan tiettyä tutkimussuuntausta.

Jos haluat napata artikkelin lukemisen rinnalle geologiset ajanjaksot visuaalisesti, vieraile Stratigraphy.org-sivulla, josta kronostratigrafinen taulu löytyy myös suomennettuna.

 

1) Kenotsooinen maailmankausi kahmii valtaosan huomiosta

Nature Geoscience -lehden otannasta noin 60–80 % artikkeleista keskittyy kenotsooisen maailmankauteen, eli viimeiseen 66 miljoonaan vuoteen maapallon historiassa.

66 miljoonaa vuotta on ihmisen aikakäsityksessä valtavan pitkä aika. Koko maapallon geologiseen historiaan suhteutettuna tämä kuitenkin tarkoittaa sitä, että valtaosan huomiosta saa ajanjakso, joka kattaa koko planeetan historiasta vajaan 1,5 prosenttia.

Kenotsooisen maailmankauden sisällä korostuvat erikseen kaksi nuorinta kautta: holoseeni ja pleistoseeni.

Näiden ajanjaksojen suosioon vaikuttaa esimerkiksi säilyneiden sedimenttikerrostumien ja -kivien määrä. Mitä kauemmaksi maapallon historiassa mennään, käy säilynyt geologinen aineisto yleensä harvemmaksi.

 

2) Ilmastonmuutoksia ja massasukupuuttoja

Kenotsooisen maailmankauden sisällä eoseeniepookki, noin 56–34 miljoonaa vuotta sitten, nousee yhdeksi suosituksi aiheeksi. Syy tähän on todennäköisesti ajanjaksolla tapahtunut nopea globaali ilmaston lämpeneminen ja sen syiden ja vaikutusten arvioiminen.

Sekä liitu– ja paleogeenikausien että permi– ja triaskausien rajat ovat julkaisuissa usein esillä noin 65 ja 250 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneiden massasukupuuttojen vuoksi.

 

3) Maakasvien ajanjaksot kurkkivat lavasteiden takaa

Paleoklimatologisten artikkeleiden jakautumisessa yllättävä havainto oli se, kuinka pieni määrä julkaisuista keskittyi devoni– ja siluurikausiin.

Nämä kaudet ovat merkittäviä maakasvien kehityksen kannalta (ja näin ollen koko maapallon geologista kehitystä). Näihin kausiin liittyviä julkaisuja oli vuositasolla alle 5 %, joinain vuosina ajanjaksojen uupuen artikkeleista kokonaan.

 

4) Ovatko maapallon varhaisvaiheet tulevaisuudessa enemmän esillä?

Prekambri on perinteisesti käytetty nimitys ajanjaksosta, joka kattaa ajallisesti valtaosan (lähes 90 %) maapallon geologisesta historiasta. Prekambri alkaa noin 4 600 vuotta sitten maapallon muodostuttua ja päättyy fanerotsooisen eonin alkuun 541 miljoonaa vuotta sitten.

Nature Geoscience –lehden katsauksen perusteella niinkin pieni osuus kuin 5 % (vuonna 2010) on keskittynyt prekambriin.

Vaikka ajanjaksojen suhteelliset osuudet ovat pienestä aaltoilusta lukuunottamatta pysyneet yli kymmenen vuoden ajan melko samankaltaisena, voi arkeeiseen ja proterotsooiseen eoniin keskittyvien julkaisujen määrässä nähdä pientä kasvua etenkin viimeisen kolmen vuoden aikana.

Vuonna 2019 julkaistuista paleoklimatologisista artikkeleista lähes 30 prosenttia koski prekambrin proterotsooista ja arkeeista eonia.

Artikkelissa todetaan, että lisääntynyt tutkimus prekambrin ajalta voi liittyä analyysimenetelmien kehitykseen. Ehkä tulevaisuudessa maapallon varhaisvaiheiden tutkimus myös paleoklimatologisesta näkökulmasta saa enemmän palstatilaa?

 

+1: Onko tällaisesta katsauksesta hyötyä?

Artikkelin mukaan geologisten ajanjaksojen esillä olo tutkituissa artikkeleissa ei ainoastaan liity saatavilla olevaan tutkimusaineistoon vaan heijastelee monimutkaista vuorovaikutussuhdetta tutkijoiden, päätoimittajien ja rahoittajien kiinnostusten välillä.

Tieteen termipankissa tekemäni työn aikana olen entistä enemmän alkanut kiinnittämään huomiota tieteellisten artikkeleiden ja yleistajuisten tekstien termi- ja sanavalintoihin sekä niiden antamaan tahalliseen tai tahattomaan vaikutelmaan.

Voiko esimerkiksi tutkimuskohteesta puhuminen “vähempiarvoisena” vähentää mielenkiintoa ja tutkimusresursseja kyseiseen aiheeseen liittyen? Mitä merkityksiä sanavalinta saa kun valinta on tehty tahattomasti? Saatika tahallisesti?

Näin ollen mielestäni kaikki mikä lisää tiedostavuutta tieteestä ja tutkimuksesta on hyvä asia.

Tällaiset katsaukset voivat tuoda esiin yllättäviä huomioita ja toisaalta tehdä näkyväksi tieteen kehitystä ja nivoa sitä esimerkiksi analyysimenetelmien kehitykseen. Olisi mielenkiintoista nähdä samankaltaisia katsauksia eri julkaisusarjoista ja geotieteiden eri tutkimussuuntauksista. Miten jakautuvat paleoklimatologisten tutkimusten geologiset ajanjaksot muissa julkaisusarjoissa?

Vapaasti suomennettuna artikkeli päättyy toteamukseen ”Perustavat oivallukset kumpuavat usein odottamattomista ajoista ja arkistoista” ja kehotukseen tutkia laajemmin koko maapallon historiaa. Tässäpä hyvä alkaneen vuoden tavoite tutkijoille, tieteellisten lehtien päätoimittajille, rahoittajille, opiskelijoille ja tutkimuksista kirjoittaville: olla entistä avoimempi erilaisia tutkimusaiheita kohtaan.

Oletko lukenut samankaltaisia artikkeleita muiden tieteellisten lehtien julkaisuun liittyen? Mitä ajatuksia heräsi Nature Geoscience –lehden katsauksesta tai tästä blogitekstistä?

 

Lähde: A stratigraphy of Nature Geoscience. Nature Geoscience 13 (2020) doi:10.1038/s41561-019-0525-1

 

Otsikkokuva: Pixabay/danfador

Kallio jalkojesi alla tarjoaa välähdyksen muinaisen vuoriston juuriin

Himalajan poimuvuoriston lumipeitteisiä huippuja. Kuva: Elina Lehtonen.

Etelä- ja Keski-Suomen alueella asuvat voivat rehellisesti kertoa asuvansa poimuvuoriston juuriosissa. Moni tietää käsitteen ”Svekofenninen vuoristo” tai ”Svekofennidien vuoristo”. Kyseessä on vuoristo, joka levittäytyi noin 1 900–1 800 miljoonaa vuotta maamme etelä- ja keskiosien alueille, ulottuen myös Etelä-Ruotsiin.

Tuore väitöstutkimus tarjoaa lisätietoa siitä, miksi ja miten tämä Svekofennidien vuorijono muinoin romahti. Kaisa Nikkilä Åbo Akademista on tutkinut Svekofennidien vuorijonon kehitystä erityisesti Pohjanmaalta Savoon ulottuvalla alueella.

 

Miksi poimuvuoristoja on olemassa?

Poimuvuoristot syntyvät kiinteän kivikehän palojen, eli litosfäärilaattojen, saumakohtiin kahden mantereisen laatanosan törmätessä. Törmäyksessä vuoristot paksuuntuvat sekä ylös- että alaspäin, jolloin ympäristöään korkeammille vuoristoille syntyvät myös syvälle ulottuvat juuret.

Näetkö poimun? Vuoristojen muodostuessa kiviaines voi poimuttua. Poimuttumisen lopputulos Himalajalta. Kuva: Elina Lehtonen.

Ympäristöön paksumpi poimuvuoristo on epävakaa. Se pyrkii tasapainottumaan ympäröivän kivikehän paksuuteen. Vuoristo ei kuitenkaan välttämättä romahda, jos kuori on paksuuntunut hyvin laajalta alueelta.

Kuinka korkealle vuoristot voivat maapallolla sitten kohota? Vuoristojen korkeuteen vaikuttaa planeetan painovoima ja kivilajien viskositeetti, eli kyky vastustaa virtausta. Nykyinen Himalajan vuoristo on aikalailla maksimikorkeudessaan. Vaikka nykyisen Himalajan alueella kahden mantereisen kappaleen törmäys on edelleen käynnissä, vuoristo ei kasva korkeutta, vaan sitä muodostava kiviaines leviää horisontaalisesti.

 

Törmäyksestä graniittitehtaaksi

Geologi Pentti Eskola on todennut että ”Graniitti on maaemon hiki”.  Toteamus pitää hyvin paikkansa myös poimuvuoristojen kehityksen suhteen. Svekofennidien vuorijonon kehitys alkoi muinaisten tulivuorisaarten törmätessä toisiinsa ja paikoin nykyistä Itä- ja Pohjois-Suomea muodostavaan paljon vanhempaan mantereeseen.

Tällaisessa kahden mantereisen kappaleen törmäyksessä maankuori paksuuntuu ja poimuvuoriston juuriosien lämpötila ja paine kasvavat. Ja tässä urakassa kuorelle tulee hiki! Kiviaines poimuvuoristojen juuriosissa alkaa osittain sulaa. Näin syntyvät kivisulat voivat kiteytyä maankuoren sisällä syväkiviksi, kuten graniiteiksi, tai purkautua tulivuorista maanpinnalle kiteytyen vulkaniiteiksi.

Samalla tavalla kuin Keski- ja Etelä-Suomen alueella syntyi useassa vaiheessa vuorijononpoimutukseen liittyviä graniitteja, myös nykyisen Himalajan vuoriston juuriosissa on muodostunut ja muodostuu edelleen kuoren osittaisen sulamisen ja sulien kiteytymisen kautta graniittisia kiviä!

 

Muovailuvahamalleista apua geologiseen tutkimukseen

Geologiset prosessit tapahtuvat usein miljoonien vuosien aikajänteellä. Nikkilä hyödynsi tutkimuksessaan muovailuvahamalleja, jotka ovat yksinkertaisia, mutta tehokkaita tutkimusvälineitä luonnossa hitaasti tapahtuvien geologisten muutosten  havainnollistamiseen.

Muovailuvahasta, silikonista ja hiekasta tehtyjen mallinnusten avulla jäljennettiin sitä, miten maankuori käyttäytyy kun siihen kohdistuu venytystä. Mallituloksia verrattiin tutkimusalueiden kallioperästä saatuihin geologisiin ja geofysikaalisiin havaintoihin.

Nikkilä kertoo, että Svekofennidien vuoriston ohentuminen ja romahtaminen johtui maankuoren sisällä olevien kivisulien virtaamisesta kohti nykyistä länttä. Tämä johtui todennäköisesti siitä, että nykyisen lännen alueella oli vapaata tilaa johon kiviaines pääsi virtaamaan, kun taas vuorijonon itäpuolella oli vastassa vanhempi ja jäykempi arkeeinen manner.

Svekofennidien vuoriston romahdus ei tapahtunut silmänräpäyksessä. Todennäköisesti vuoriston romahtaminen kesti noin 14-16 miljoonaa vuotta.

– Miljoonien vuosien aikana tapahtunut kivisulien virtaaminen länteen, maankuoren rakenteiden venyminen ja pois paikoiltaan liikkuminen aiheutti vuoriston romahtamisen. Lisäksi kuoren osittain sulat sisäosat pääsivät kohoamaan tässä tapahtumassa ylöspäin ja osia vuoriston yläosista liikkui romahduksessa alaspäin, jatkaa Nikkilä.

– Tuhansien miljoonien vuosien aikana Svekofennidien vuorijonon huiput ovat kuluneet ja nykyisen kallioperämme leikkaustaso edustaa vuoriston juuriosia. Suomessa on siis käytännössä mahdollista nähdä poimuvuoriston sisään ja näin tutkia vuoriston sisäosien kehitystä. Muinaisten vuoristojen tutkimus antaa tietoa siitä mitä nykyisten vuoristojen, kuten Himalajan tai Andien sisäosissa, parhaillaan tapahtuu. Tämä tutkimus on siten sovellettavissa useiden vuoristojen kehitykseen ympäri maailman. Tutkimustulokset auttavat myös kohdentamaan malminetsintää, sillä romahduksessa syntyvät suuret kallioperän rakenteet liittyvät malmimineralisaatioiden syntyyn, kertoo Nikkilä.

Kaisa Nikkilä. Kuva: Åbo Akademi.

FM Kaisa Nikkilä väittelee 23.9.2017 klo 12 Åbo Akademin  Luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa aiheesta ”Analog models of the lateral spreading of a thick three-layer crust – Implications for the Svecofennian orogen in Finland”. Väitöstilaisuuden paikka: Auditorium 1, Geologicum, Tuomiokirkkotori 1.

Blogikirjoitus perustuu suurelti Nikkilän lehdistötiedotteeseen, väitöskirjaan ja siinä oleviin viitteisiin, sekä keskusteluihin Nikkilän kanssa. Kaisa Nikkilän väitöskirja on luettavissa elektronisesti Åbo Akademin sivuilta.

Lisää Himalajan vuorijonon kehityksestä ja Suomen Geologisen Seuran ekskursiosta Himalajalle voit lukea kirjoittamastani artikkelista Geologi-lehteen 5/2012.

Kenttätöissä Venäjällä

Lapsesta asti luonnossa liikkunut ja luonnontieteistä kiinnostunut Niina Kuosmanen haki lukion jälkeen menestyksekkäästi lukemaan maantiedettä Helsingin yliopistoon. Maisteriksi valmistumisen jälkeen Niina aloitti väitöskirjatutkimuksensa silloisella geologian laitoksella (nyk. geotieteiden ja maantieteen laitos). Tutkimuksensa puitteissa Niina on ollut kahteen otteeseen kenttätöissä Venäjällä, yhteensä noin kolmen viikon ajan.

Niinan tutkimusmatkat kohdistuivat Äänisen ympäristöön Siperian lehtikuusen läntisimmälle luontaiselle esiintymisalueelle. Tutkimusmatkojen tavoitteena oli kairata alueelta maaperänäytteitä siitepölytutkimuksia varten. Niinan lisäksi tutkimusmatkoilla on ollut mukana matkasta riippuen kolmesta kahdeksaan henkeä, pääosin venäläisiä yhteistyökumppaneita.

Niinan tutkimusmatkat sijoittuivat Äänisen länsi- ja itäpuolelle (engl. Onega), jossa Niina keräsi näytteitä Äänisen itäpuolelta (kuvassa keltaiset pallot). Lehtikuusen nykyinen levinneisyysalue on merkitty karttaan vinoviivoilla. Kuva: Kuosmanen et al. (2014).

Siitepölyjen seurassa aikamatkustusta 10 000 vuoden taakse

Kenttätöiden arki koostui maaperänäytteiden kairaamisesta. Sopivien tutkimuspaikkojen etsiminen tarkoitti välillä reippaita kävelymatkoja metsässä, lämpötilan lipuessa yli 30 asteeseen. Näytteenottovälineet odottivat autossa tai leirissä, josta ne haettiin kun oikeanlainen suopainanne löytyi metsän keskeltä. Tärkeää näytteenoton kannalta oli myös se, että painanteen lähellä kasvoi lehtikuusta, sillä se on yksi Niinan tutkimuksen keskeisistä puulajeista.

Tutkimusmatkoillaan Niina yöpyi sekä telttamajoituksessa, että Äänisen rannalla sijainneessa vanhassa koulukeskuksessa. Ensimmäisellä matkalla tutkimusryhmällä oli mukanaan kokki, joka huolehti myös leiristä muiden ryhmäläisten ollessa kenttätöissä. Ruokiin lisättiin venäläiseen tapaan runsaasti smetanaa ja koska Venäjällä juomasta on epäkohteliasta kieltäytyä kokonaan, aterioiden päätteeksi pääsi maistelemaan muun muassa maarianheinällä maustettua vodkaa.

Ensimmäisen tutkimusmatkan telttatukikohta noin 100 km Äänisen itäpuolella sijainneen pienenjärven rannalla. Kuva © Niina Kuosmanen

Niinan väitöskirjatutkimuksen menetelmät sisältävät maaperästä kairattujen näytteiden sedimenttiaineksen sisältämien fossiilisten siitepölyjen ja hiilipartikkelien tutkimista. Jokaisella kasvisuvulla on omannäköisensä siitepöly. Sedimenttinäytteiden siitepölysisällöstä Niina pystyy päättelemään millaista kasvillisuutta paikalla on ollut aina nykypäivästä viimeiseen jääkauden loppumiseen asti. Siitepölysisällön vaihtelun kautta on mahdollista mallintaa menneitä ilmasto-olosuhteita. Hiilipartikkeleista puolestaan voidaan päätellä menneiden metsäpalojen esiintyminen tutkimusalueella.

Menneestä saatua tietoa voidaan hyödyntää tällä hetkellä käsillä olevan ilmastonmuutoksen vaikutusten ymmärtämisessä ja tämän asian Niina mainitsee omassa tutkimuskentässään kiehtovammaksi asiaksi. Kentällä näytteistä merkitään tarkasti muistiin näytteenottopaikka ja näytteiden syvyydet, mutta niiden tallentama geologinen tieto selviää vasta laboratoriotöiden jälkeen.

Maaperänäyte on kairattu ja Niina siirtää näytemateriaalia näytepussiin Gleb Subetton avustuksella. Kuva © Niina Kuosmanen.

Lähikuva sedimenttikoorista. Valokuvassa näkyy hyvin sedimenttiaineksen värin vaihtelu kerrostumisajasta riippuen. Näytteiden sisältämä siitepölyjakauma selviää vasta laboratoriossa. Kuva © Niina Kuosmanen.

Alla oleva kaavakuva havainnollistaa maaperänäytteiden käyttöä menneisyyden tutkimisessa. Maaperään kairatut sedimenttikoorit ulottuvat pääosin 1,5–2 metrin syvyydelle. Paikasta ja sedimenttien kerrostumisnopeudesta riippuen tämän paksuisen näytteen avulla voi päästä käsiksi aina sedimenttiainekseen joka kerrostui noin 10 000 vuotta sitten viimeisimmän jääkauden jälkeen. Erilaisten työvaiheiden avulla sedimenttimateriaalista erotetaan sen sisältämät siitepölyt ja niiden määrät näytteessä lasketaan mikroskoopin alla kasvisuvuittain.

Niinan tutkimusten perusteella noin 10 000 vuotta sitten koivun ja männyn siitepölyjen osuus oli suurempi kuin kuusen. Noin 7000 vuotta sitten tutkimusalueen puusto alkoi muuttua hiljalleen kuusivaltaisemmaksi. Kaavakuvassa on esitetty selkeyden vuoksi vain kuusen ja koivun siitepölyt, mutta näytteet voivat sisältää kymmenittäin eri määrän kasvilajeja, joiden kaikkien osuus lasketaan. Yhdestä näytteestä lasketaan siis sadoittain yksittäisiä siitepölyhiukkasia.

 Kaavakuva sedimenttikoorin siitepölysisällön vaihtelusta. Koivun siitepölyt ovat halkaisijaltaan noin 0,15–0,20 mm ja koivun 0,04 mm. 

Liftaamassa suokairan kanssa

Helteet ja runsas määrä ajokilometrejä koituivat tutkimusryhmän auton turmioksi toisen paluumatkan aikana. Niina kertoo, että auton hyytyessä tienposkeen ei auttanut muu kuin napata noin kymmenkiloinen suokaira ja isoon kassiin pakatut näytteet kainaloon ja yrittää päästä Vologdan juna-asemalle liftaamalla. Vologdasta oli nimittäin saman päivän iltana lähtemässä yöjuna Pietariin, jonne osan tutkimusryhmästä oli tarkoitus jatkaa. Seikkailu sai onnellisen päätöksen, sillä tutkijat, suokaira, ja näytteet mahtuivat paikalle sattuneen pakettiautoilijan kyytiin. Ryhmä ehti myös suunniteltuun yöjunaan, vaikka aikataulu hieman tiukaksi menikin.

Molemmat tutkimusmatkat olivat kokonaisuudessaan Niinan mielestä mielenkiintoisia ja matkoiltaan hän kaipaa eniten yleisesti luonnossa olemista, sen havainnointia ja mukavia ihmisiä. Venäjän puolella olevat metsät ovat paikoin Suomeen verrattuna luonnontilaisempia ja rauhaa tuli myös siitä, että Äänisen itäpuolella matkapuhelimien kenttä oli olematon. Niina itse ei puhu venäjää ja tämän hän mainitsee olevan yksi matkojen harvoista huonoista puolista. Paikallisten ihmisten kanssa olisi ollut mielenkiintoista keskustella, mutta monet heistä eivät puhuneet lainkaan englantia.

Tulevaisuuden tutkimusprojekteissa Niina haluaisi mm. tutkia tarkemmin lehtikuusen levinneisyyttä ja siihen viime jääkauden jälkeen vaikuttaneita tekijöitä. Tämä tieto auttaisi arvioimaan yleisesti sitä, miten pohjoisen havumetsät ovat kehittyneet. Luonnosta ja sen tarkkailusta vapaa-ajallakin innostunut tutkija haluaisi kuuluisten tutkimusmatkailijoiden jalanjäljistä seurata Charles Darwinin Beaglelle tekemää tutkimusmatkaa maailman ympäri – nähdäkseen samat kiehtovat kasvi- ja eläinlajit kuin Darwin aikanaan!

Viite:

Kuosmanen et al. 2014. Role of forest fires in Holocene stand-scale dynamics in the unmanaged taiga forest of northwestern Russia. The Holocene 24(11): 1503–1514.

Jouluaattoon asti blogissa julkaistaan jokaisena päivänä geologiaan enemmän tai vähemmän liittyvä juttu tai kuva. Kaikki joulukalenteri-päivitykset löydät tämän linkin takaa.

 

Zirkonia metsästämässä

Aikaisemmin olen kirjoittanut siitä, että tutkimukseni olennainen osa on määrittää Suomen vanhimpien tulivuoriperäisten kivien tarkempaa ikää pikkuruisten zirkoni-mineraalien avulla. Tutkimukseni alkutaival kului suurelta osin näytevalintoja tehden ja zirkoneita etsien. Kaikissa kivilajeissa zirkoneita ei ole riittävästi ikäanalyysejä varten ja vaikka mineraalin saatavuutta pystyy ennustamaan kiven geokemiallisen koostumuksen perusteella, oli laboratoriopäivät joidenkin näytteiden kohdalla melko jännittäviä lopputuloksen kannalta. Koska näytteiden käsittely on melko aikaa vievää, täytyy tutkittavien näytteiden määrä suhteuttaa käytettävissä olevaan aikaan ja muihin resursseihin.

Mutta mistä zirkonin metsästäminen alkaa? Zirkonia etsivä geologi suuntaa kulkunsa päättäväisesti kohti kalliopaljastumia. Joskus sopiva paljastuma löytyy sopivasti metsätien varrelta, joskus täytyy taivaltaa suon läpi vaelluskengät märkinä. Lupaavalle paljastumalle päästyään geologi kaivaa esille vasaran (ja suojalasit!) ja nakuttelee sopivasta kohtaa kalliota näytepalasen. Tarvittava näytemäärä riippuu siitä, mitä kivestä halutaan tutkia. Lisäksi myös kivilaji vaikuttaa näytteen kokoon, mutta sopiva määrä mitataan usein kiloissa. Omassa tutkimuksessani tärkeimpiä kivilajeja iänmäärityksen kannalta ovat mahdollisimman silikarikkaat (eli SiO₂-rikkaat) kivet, joiden kohdalla zirkonin löytäminen kivestä on todennäköisempää.

Suomen kallioperästä on kuitenkin paljastuneena vain noin 4% ja loput peittyneenä viimeisimmän jääkauden kerrostamien maa-ainesten alle. Sinnikäs geologi menee kuitenkin myös sinne minne aurinko ei paista, eikä vasaran iskut ulotu. Nimittäin kiven sisään. Tutkimuksessani olen käyttänyt materiaalina paljon myös aiemmin kallioperään kairattuja kairasydämiä jolloin olen saanut kerättyä näytteitä myös alueilta jotka eivät ole maanpinnalla paljastuneena.

Vasemmalla kentältä kerättyjä kivinäytteitä. Oikealla kallioperästä kairattu kairasydän tarkasteltavana.

Kun näytteet on saatu kentältä tai kairasydänvarastolta laboratoriolle on vuorossa niiden pesu, murskaus ja jauhaminen hienorakeiseksi jauheeksi. Jauhamisen tarkoituksena on irrottaa kivilajia muodostavat mineraalirakeet, ja näin ollen myös zirkonit, toisistaan. Kun murske on jauhettu, pestään saadusta jauheesta hienoin pöly pois. Tämän jälkeen näyte menee uuniin kuivattavaksi ja kun jauhe on täysin kuivunut, on näyte valmis seuraavaan vaiheeseen eli raskasnesteseparointiin!

Näytejauheet rivissä odottamassa seuraavaa vaihetta!

Raskasnesteseparointi perustuu mineraalien erottamiseen tiheyserojen avulla. Alakuvassa näyte on sekoitettu metyylijodidiin, jonka tiheys on 3,3 g/cm³.  Näytteenkäsittelyn kohteena oleva zirkoni laskeutuu muiden nestettä raskaampien mineraalien kanssa suppilon alaosaan, josta se kerätään erilleen. Käytännössä neste-näyteseosta joudutaan sekoittamaan moneen otteeseen ja hämmentelyä jatketaan niin kauan että kevyestä näyteosuudesta ei erotu enää nestettä raskaampia mineraaleja. Omien näytteideni kohdalla tähän vaiheeseen kului näytekohtaisesti yleensä yksi kokonainen päivä, mutta helpompia ja zirkonista rikkaampia näytteitä voi käsitellä tällä tavalla 2-4 kappaletta päivässä. Tämän osuuden jälkeen separointia jatketaan muutamalla muulla työvaiheella, sillä yleensä niin kutsuttu raskasfraktio sisältää tässä vaiheessa vielä jonkin verran muita mineraaleja zirkonien lisäksi.

Esimerkkejä aineiden tiheyksistä (g/cm³):
puhdas jää = 0,9; vesi = 1; kvartsi ~2,6; metyylijodidi ~3,3; zirkoni = 4,65.

JES, tätä on odotettu! Suppilon pohjalla näkyy hippuja, toivottavasti joukossa on myös zirkonia!

Usean separointivaiheen jälkeen toivottu tulos on runsas kokoelma zirkoneita erillisessä pienessä purkissaan. Analyyseja varten halutut rakeet noukitaan erilleen käsin. Koska zirkonirakeet ovat yleensä melko pieniä tarvitaan tässä avuksi binokkelimikroskooppi, neula ja vakaa käsi. Väsyneenä tätä vaihetta ei kannata tehdä! Noukitut rakeet asetetaan erityiselle kaksipuoleiselle teipille, jonka avulla rakeet voidaan valaa muottiin ja josta ne voidaan analysoida. Ikämääritykset zirkonista perustuvat radioaktiivisen uraanin hajoamiseen lyijyksi.

Tutkimukseni näytteet separoin Geologian tutkimuskeskuksen, eli GTK:n, laboratoriossa. Teipille noukituista zirkoneista tehdyt näytenapit valmistettiin pääosin Nordsim-laboratorion henkilökunnan toimesta. Ikämäärityksiä olen tehnyt molemmissa laboratorioissa.

 

Päivitys 31.7.2019: selkeytin hieman ensimmäisen kappaleen sisältöä.