Sata vuotta sitten tällä viikolla, kauniina kesäisenä iltapäivänä, norjalainen tutkimusmatkailija Roald Amundsen ja neljä matkan uuvuttamaa toveriaan upottivat kirkkaan lipun hentoisen tolpan huipulla Etelämantereen jäähän ja merkitsivät näin, että he olivat ensimmäiset ihmiset, jotka astuivat jalan maailman pohjalle. Etelänapa oli heidän.
”Kaikki me, jotka seisoimme siellä, muistamme varmasti tuon hetken”, Amundsen kirjoitti kertomuksessaan vaivalloisesta vaelluksesta. Joulukuun 14. päivänä 1911, kaksi kuukautta sen jälkeen, kun he olivat lähteneet liikkeelle mantereen rannikolta, miehet olivat saavuttaneet päämääränsä – jäätyneen loputtoman valkoisen tasangon keskellä maapallon korkeinta, tuulisinta, kylmintä, kuivinta ja yksinäisintä maanosaa.
Sata vuotta sen jälkeen, kun Amundsen oli laskenut lippunsa – hän päihitti englantilaisen Robert Falcon Scottin tuhoon tuomitun retkikunnan täydellä kuukaudella -, räjähdysmäinen teknologinen kehitys on muuttanut ihmisen tietämyksen laajuutta Etelämantereesta.
Vartiointisatelliitit seilaavat yläpuolella; luotaavat tutkat ja laserit ovat antaneet tutkijoille mahdollisuuden kurkistaa paksun jään alle. Näiden uusien välineiden ulottuvuudesta huolimatta manner kuitenkin pitää salaisuutensa edelleen tiukasti kiinni. Monia mysteerejä on vielä jäljellä, ja ne ovat paljon monimutkaisempia ja vivahteikkaampia kuin se kartoittamaton erämaa, jonka Amundsen ja Scott kohtasivat.
Tutkimuksesta käy ilmi, että Etelämanner on paljon dynaamisempi paikka kuin kukaan olisi voinut kuvitella sata vuotta sitten – ja että sillä, mitä siellä tapahtuu, voi olla dramaattisia seurauksia miljoonille ihmisille ympäri maailmaa.Uusien maantieteellisten löytöjen kartoittamisen sijaan tutkijat pyrkivät nyt kartoittamaan Etelämantereella vaikuttavien outojen voimien sisäistä toimintaa, alkaen biologisista mekanismeista, joiden ansiosta pienet organismit voivat näennäisesti herätä kuolleista, ja päättyen vähän ymmärrettyihin voimiin, jotka nakertavat mantereen jäätä – yhä voimakkaammin.
Jääkuningatar
Antarktiksella on noin 70 prosenttia planeetan makeasta vedestä ja 90 prosenttia planeetan makean veden jäästä. Kaksi massiivista, paikoin lähes neljän kilometrin paksuista jääpeitettä peittää noin 99 prosenttia mantereen maa-alueesta. Saaret ja niihin liitetyt kelluvat jäätasangot mukaan lukien Etelämanner on pinta-alaltaan noin 14 miljoonaa neliökilometriä (5,4 miljoonaa neliökilometriä) eli noin puolitoistakertainen Yhdysvaltojen pinta-alaan nähden.
Ei ole yllättävää, että suurin osa Etelämantereen tutkimuksesta keskittyy jäähän – siihen, mitä sen alla, sen sisällä ja sille tapahtuu.
Juuri jään alta tutkijat tekivät yhden Antarktiksen käsikirjoituksen arvoisimmista löydöistä: kalliorinteistä ja nestemäisistä järvistä koostuvan, vuosituhansien ajan jään alle kätkeytyneen laajat valtakunnan.
Vuoden 1958 kartoitusretkikunnan aikana neuvostoliittolainen ryhmä vaelsi rannikolta mantereen itäisen puoliskon sisäosien halki ja räjäytti räjähteitä sadan mailin välein mitatakseen jään paksuutta.
Keskellä Itä-Antarktiksen jäätikön keskiosaa ryhmä kulki kolmen kilometrin (3 mailin) paksuisen jään poikki, kun jotain outoa alkoi tapahtua, kertoo geofyysikko ja professori Robin Bell Columbian yliopiston Lamont-Doherty Earth Observatorysta.
Mitä siellä alla on?
”He löysivät yhtäkkiä hyvin ohutta jäätä keskeltä jääpeitettä, ja he sanoivat: ’Hei, täällä on vuoria'”, Bell kertoi OurAmazingPlanetille.
Suuria vuoria. Ryhmä oli törmännyt siihen, mitä myöhemmin kutsuttiin Gamburtsev-vuoriksi, jyrkkien huippujen vuoristoon, joka kohoaa 3 000 metriin ja ulottuu 750 mailin (1 200 km) päähän mantereen sisäosassa.
”On todella vaikea kuvitella, että tuolla alla on vuoria. Ei ole väliä, mihin suuntaan pyöritään – se on melko tasaista”, sanoi Bell, joka on tutkinut aluetta vuosia. Silti, hän lisäsi, todella mystinen osa piilotettuja vuoria ei ole se, että ne ovat olemassa, vaan se, miten ne ovat edelleen olemassa. Geologisen ajan vääjäämätön kulku rapauttaa vuoria pois (jos palaisimme takaisin sadan miljoonan vuoden kuluttua, Alpit olisivat kadonneet, Bell sanoi), ja Gamburtsevien, jotka ovat kypsässä iässään 900 miljoonasta miljardiin vuotta, olisi pitänyt rapautua jo aikakausia sitten.
Viimeaikaiset tutkimustulokset viittaavat kuitenkin siihen, että vuoret ovat eräänlainen geologinen uusintaversio.
”Ne syntyivät kauan sitten, mutta jossain 100 (miljoonaa) ja 200 miljoonaa vuotta sitten ne kokivat renessanssin”, Bell sanoi.
Se tapahtui repeytymistapahtuman aikana, Bell sanoi, kun tektoniset voimat väänsivät mantereiden massoja erilleen muinaisen superkontin Gondwanan hajotessa. Tuolloin erodoituneiden vuorten raskaat juuret kokivat ilmeisesti tiheysmuutoksen – ikään kuin kiinteä suklaapatukka muuttuisi yhtäkkiä Kolmen muskettisoturin patukan sisällä olevaksi pörröiseksi aineeksi – joka nosti vuorijonon takaisin ylös, ”kuin pelastusrengas”, Bell sanoi.
Miten tarkalleen ottaen tuo muutos Gamburtsevien juuressa tapahtui, on mysteeri.
”Se on suurin asia, joka on saanut meidät raapimaan päätämme”, Bell sanoi. ”Emme tiedä, lisäsikö repeytyminen hieman lämpöä, lisäsikö se hieman vettä – tiedämme, että repeytyminen tapahtui ja ponnahti esiin, mutta työskentelemme yhä sen kysymyksen parissa, miten tuo faasimuutos saadaan aikaan”, hän sanoi.
Land o’ lakes
Gamburtsev-vuorten keskellä sijaitsee toinen Etelämantereen arvoituksellinen piirre: Vostok-järvi – koskematon makean veden järvi, joka on hautautunut 3,7 kilometrin (2,5 mailin) paksun jään alle. Noin Ontariojärven kokoinen järvi on suurin niistä yli 200 nestemäisestä järvestä, joita on ripoteltu ympäri manteretta jään alle.
Järvet syntyvät suurelta osin, kun maan ytimestä tuleva lämpö sulattaa jääpeitteen pohjan, jonka päällä oleva paksu jääpeite toimii eristeenä. Osa järvistä on ollut eristyksissä satojentuhansien tai miljoonien vuosien ajan, ja tutkijat pyrkivät kilpaa keräämään vesinäytteitä; eristyksissä olevat järvet voivat olla biologisten löytöjen linnakkeita, jotka ovat täynnä ennennäkemätöntä mikrobiologista elämää.
Nykyisin kukaan ei ole onnistunut ottamaan suoraa näytettä Etelämantereella sijaitsevasta järvestä, mutta ainakin kolme hanketta – venäläinen, brittiläinen ja amerikkalainen ryhmä – ovat tarttumassa ongelmaan. Venäläiset Vostok-järvellä ja britit Ellsworth-järvellä saattavat saada näytteitä vuoteen 2012 mennessä.
Ja vaikka järvivesi on toistaiseksi jäänyt vangitsematta, tutkijoilla on näytteitä itse jääpeitteestä, joka, kuten on käynyt ilmi, herättää omat biologiset mysteerinsä.
Keitä siellä on?
”Uskon, että koko jääpeite on eläväinen”. Sitä ei ole vielä todistettu”, sanoo John Priscu, Montana State Universityn professori, joka on tehnyt kenttätyötä Etelämantereella 27 vuoden ajan.
Mitä on todistettu, Priscu sanoo, on se, että jäässä on bakteereja. Niitä ei ole paljon mikrobien standardien mukaan – 300 solua yhdessä millilitrassa jäätä verrattuna 100 000 soluun merivedessä – mutta niitä on siellä, pienissä nestemäisen veden suonissa, jotka kulkevat halki kiinteän jään ja toimivat Priscun mukaan ”pieninä taloina”, jotka sisältävät myös ravintoaineita, jotka voisivat ruokkia nälkäisiä mikrobeja.
”Kysymys kuuluu, elävätkö ne siellä?” Priscu sanoi. Onko se toimiva ekosysteemi?” hän sanoi. Laboratoriossa muinaiset bakteerit 420 000 vuotta vanhoista jäänäytteistä, jotka on haettu yli kolmen kilometrin syvyydestä jääpeitteen sisältä, ovat nopeasti osoittaneet merkkejä elämästä. ”Sulatamme veden, ja ne kasvavat”, Priscu kertoi OurAmazingPlanetille.
Ei kuitenkaan ole selvää, toimiiko jää vain säilöntäaineena ja pitääkö se samat mikrobit koskemattomina, kunnes niille annetaan lämmin ateria, vai onko jääpeitteen sisällä aktiivinen mikrobiyhteisö.
”Joko ne ovat keskeytyneessä tilassa tuon puolenmiljoonan vuoden pituisen matkan aikana, tai sitten ne elävät hyvin hitaasti”. Sitä emme tiedä. Emme vain tiedä”, Priscu sanoi.”
Keitä siellä on?
Toinen biologisen juonittelun kohde on Etelämannerta ympäröivä meri. ”Jos ottaisit kourallisen Etelämantereen eläimiä, et erehtyisi sekoittamaan niitä mistään muualta planeetalta peräisin oleviin olentoihin”, sanoo David Barnes, British Antarctic Survey -laitoksen tutkija.
Barnes, joka puhui tutkimusalukselta Etelämantereen niemimaan edustalla, sanoi, että yksi suurimmista mysteereistä on, ”miksi näemme juuri sellaisia eläimiä kuin näemme?”
Pöytälautasen kokoiset lautasenmuotoiset merihämähäkit hallitsevat Etelämantereen vesistöjä, mutta muut muualla maapallon merissä tavalliset eläimet, kuten etanat, puuttuvat oudosti. Jotkut otukset kasvavat valtavan suuriksi, kun taas toiset ovat epätavallisen pieniä.
”Monissa asioissa on järkeä. Kalojen kehittyminen pakkasenkestäviksi, se on järkevä asia”, Barnes sanoi. ”Mutta se, miksi meillä on outoja eläinryhmiä ja miksi jotkut eläimet voivat niin hyvin ja toiset niin huonosti, on osa tämän paikan suurta viehätystä. Se on niin erilainen. Ja sen ymmärtäminen, miksi näin on ja miten se toimii, on suuri haaste.”
”Mysteerejä on paljon. Mitä enemmän asioita Etelämantereesta saa selville, sitä enemmän se herättää kysymyksiä kuin antaa vastauksia”, sanoi Huw Griffiths, meribiologi British Antarctic Survey -virastosta.
Griffiths sanoi, että yksi erittäin kiinnostava alue on manteretta ympäröivien jäähyllyjen alla oleva lähes tutkimaton valtameri. Jäätiköiden ulokkeet, jäähyllyt ovat useita satoja metrejä paksuja, ja ne ovat kolossaalisia. Suurin, Rossin jäähylly, on pinta-alaltaan 510 680 neliökilometriä (197 000 neliömailia) eli 3,7 prosenttia Antarktiksen kokonaispinta-alasta.
”Periaatteessa tiedämme hyvin vähän tai ei mitään siitä, mitä niiden alla asuu, ja ainoat paikat, joissa meillä on siitä välähdyksiä, ovat pari pienempää jäähyllyä, jotka ovat romahtaneet”, Griffiths kertoi OurAmazingPlanetille.
Britannialaisvalmisteinen valtamerirobotti, nimeltään AutoSub, teki ensimmäisiä havaintoja jäähyllyn alta vuonna 2009 useiden sukellusten aikana Länsi-Antarktiksella. Vaikka robotti ei tarjonnut välähdystä mistään siellä elävästä – sitä ei ole varustettu kameroilla tai näytteenottovarrella – se tarjosi korvaamatonta tietoa tutkijoille, jotka tutkivat nopeasti liikkuvaa Pine Island Glacier -jäähyllyä, jota monien tiedemiesten mielestä saatetaan pitää Etelämantereen suurimman mysteerin nollapisteenä: Mitä jäälle tapahtuu?
Jäinen katoaminen
Tutkijat palaavat tähän kysymykseen kerta toisensa jälkeen. Eniten huolta aiheuttaa Länsi-Antarktiksen jääpeite, joka on ennennäkemättömissä muutoksissa ja joka on todennäköisesti suurin potentiaalinen tekijä tulevassa maailmanlaajuisessa merenpinnan nousussa.
Viimeisten 25 vuoden aikana tehdyt tutkimukset ovat paljastaneet, että jääpeite lepää tahmeiden sedimenttien päällä, jotka voivat sallia jäätiköiden liukua helpommin kuin jos ne virtaisivat kovan, kivisen pohjan päällä. Lisäksi suuret osat jäähyllyn pohjasta ovat merenpinnan alapuolella – nämä kaksi tekijää tekevät jäähyllystä erityisen haavoittuvaisen jäätiköntutkijan ja NASA:n emeritustutkijan Robert Bindschadlerin mukaan.
Tämä kaikki on ollut jonkinlainen yllätys tiedeyhteisölle. Vielä 1980-luvulla mannerjäätiköitä ei edes otettu huomioon, kun tutkijat mallinsivat, miten ilmastonmuutos voisi vaikuttaa merenpinnan tasoon, Bindschadler sanoi.
”Ihmiset ajattelivat: ’mannerjäätiköt, oi, niillä ei ole väliä – se vie vuosituhansia'”, Bindschadler sanoi.
Datat kertovat aivan muuta: ”Viimeisten 10 vuoden aikana tehdyt havainnot osoittavat, että jäätiköt muuttuvat paljon dramaattisemmin sekä muutoksen suuruuden että aikaskaalan osalta kuin mitä asiantuntijat ovat koskaan pitäneet mahdollisena”, Bindschadler sanoi. ”Puhuimme suurista muutoksista vuosisadan luokkaa, ja nyt havaitsemme suuria muutoksia vuosikymmenen luokkaa.”
Nyt kun tiedemiehet tietävät, että nopeita muutoksia tapahtuu, he yrittävät selvittää, miten se tapahtuu – ja kaikki todisteet ovat paljastaneet, että valtameri on syyllinen.
”Luulen, että kriittisin vuorovaikutus on tämä valtameren ja jään välinen vuorovaikutus”, Bindschadler kertoi OurAmazingPlanetille. ”Varmasti se on se, joka laukaisee kaikki hälytykset, jos tarkastellaan viimeaikaisia muutoksia jääpeitteissä. Se on iso moukari, joka iskee jääpeitteisiin juuri nyt, ja yksityiskohdat siitä, mitä tapahtuu, ovat piilossa.”
Se johtuu siitä, että näyttää siltä, että suurin osa tapahtumista tapahtuu jäähyllyjen alapuolella – noiden jättimäisten kelluvan jään tasojen alla, jotka takertuvat mantereen reunoihin. Satelliitit ja muut havainnointivälineet eivät saa yksityiskohtaista kuvaa siitä, mitä niiden alla tapahtuu.
”Olemme tienneet jo jonkin aikaa, että suhteellisen lämmintä vettä pääsee joidenkin näiden jäähyllyjen alle. Emme kuitenkaan vielä tiedä tarkalleen, minne, kuinka usein ja kuinka vaihtelevasti se pääsee”, sanoo Stan Jacobs, joka on merentutkija Columbian yliopiston Lamont-Doherty Earth Observatory -observatoriossa.
”Se, mikä kontrolloi tätä pääsyä ja miten se muuttuu ajan mittaan, on toinen kysymys”, Jacobs kertoi OurAmazingPlanetille.
Tutkijat tietävät, että jäähyllyt toimivat jättiläismäisinä ovienpysäyttäjinä jäätiköille. Kun jäähyllyt ohenevat tai romahtavat kokonaan, jäätiköt kiihtyvät ja pudottavat enemmän vettä mereen, mikä nostaa merenpintaa.
Nyt Bindschadler ja muut tutkijat lähtevät hakemaan ensimmäisiä lämpötilatietoja Pine Island Glacier -jäätikön alta, joka on Antarktiksen suurimpiin ja nopeimmin liikkuviin jäätiköihin kuuluvan jäätikön ulostulopaikka, toivoen voivansa ymmärtää, mitä sen alla tapahtuu.
”Mitä enemmän mittaustuloksia saamme kerättyä, sitä enemmän meillä on kysyttävää”
Bindschadler sanoi. ”Luulen, että yleinen mysteeri on näiden havaitsemiemme vuorovaikutussuhteiden erityinen luonne.”
Bindschadlerin ja monien muiden Etelämantereen tutkijoiden yleistavoitteena on luovuttaa riittävästi tietoa mallintajille, jotta he voivat selvittää, miten Etelämantereen jää muuttuu tulevina vuosikymmeninä ja miten nämä muutokset vaikuttavat muuhun maailmaan.
Jos Länsi-Antarktiksen jäätikön sulaminen kokonaan nostaisi maapallon keskimääräistä merenpinnan tasoa joidenkin arvioiden mukaan viisi metriä. Vaikka näin ei todennäköisesti tapahdu moneen tuhanteen vuoteen, jääpeite on menettänyt yhä enemmän massaa viimeisten kahden vuosikymmenen aikana, ja jäätiköt, jotka johtavat jäätiköt mereen, ovat kiihtymässä. Jopa verrattain pienillä muutoksilla maailman kolmessa jääpeitteessä (Grönlannin, Itä-Antarktiksen ja Länsi-Antarktiksen jääpeitteissä) olisi dramaattisia vaikutuksia. Yhden prosentin tilavuuden muutos niissä kaikissa nostaisi merenpinnan tasoa noin 65 senttimetriä, Bindschadler sanoi.
Mallintajien tarvitsemien tietojen saaminen edellyttää edelleen nukkumista pienissä teltoissa tuulen pyyhkäisemillä jäätasangoilla ja pitkiä työpäiviä Etelämantereen kesän jatkuvassa päivänvalossa.
”Olemme edelleen tutkimusmatkailijoita”, Priscu sanoi. ”Varhaiset tutkimusmatkailijat, kuten Scott ja Shackleton, joutuivat tutkimaan ihmisen olemassaolon rajoja, mutta me tutkimme nyt elämän rajoja yleensä. Meillä on merkittäviä globaaleja hypoteeseja – olemme saaneet paljon aikaan sadassa vuodessa – mutta meillä on vielä pitkä matka edessämme, ja meillä on vielä paljon kysymyksiä vastattavana.”
Tämän jutun toimitti OurAmazingPlanet, LiveSciencen sisarsivusto. Tavoita Andrea Mustain osoitteesta [email protected]. Seuraa häntä Twitterissä @AndreaMustain. Seuraa OurAmazingPlanetia uusimpien maapallon tiede- ja tutkimusuutisten osalta Twitterissä @OAPlanet ja Facebookissa.
Uudemmat uutiset
Vastaa