Todisteita lähistöllä olleiden supernovien vaikutuksesta maapallon elämään

Kuva 1.
Aurinkokuntamme matka linnunradan spiraalien (harmaat viivat)
läpi. Sinisillä alueilla hiukkassäteily on ollut voimakkainta. Silloin
myös on nähty dramaattisimmat muutokset maapallon elämässä.

Enlannissa toimiva hyvin arvostettu Kuninkaallinen Tähtitieteellinen Yhdistys (Royal Astronomical Society) julkaisi 24.4.2012 tanskalaisen professori Henrik Svensmarkin tutkimuksen otsikolla "Todisteita lähistöllä olleiden supernovien vaikutuksesta maapallon elämään". Jo otsikko on vähän vaikea, ja pitkä tutkimusraportti tähtitieteellisine selvityksineen on ylivoimainen kiireiselle lukijalle. Siksi yritän kirjoittaa seuraavassa kansantajuisesti ja tiivistetysti lähinnä vain Svensmarkin paperin johtopäätelmistä ja sivuuttaen, miten niihin on päädytty.

Mutta ensin muutama sana tutkimuksen merkityksestä. Svensmark esittää paperissaan avaruudesta tulevan säteilyn yhteydestä maapallon ilmastoon viimeisen 500 miljoonan vuoden aikana. Hän samalla yhdistää tuon säteilyn aiheuttaman ilmastovaikutuksen maapallon kasviston ja eläimistön evoluutiohistoriaan. Vaikka Svensmark ei kiistä nykyisiä teorioita mm. mannerlaattojen liikkeiden, laaja-alaisten tulivuorenpurkausten, Milankovitchin jaksojen ja meteoritti-iskujen vaikutuksista ilmastoon ja sen välityksellä elämään, hän väittää ratkaisevien tekijöiden kuitenkin tulleen linnunradan räjähtäneiden tähtien säteilystä ja maapallon kasvikunnasta. Tämä on jonkinlaisessa ristiriidassa useimpien nykyisin kannatettujen hypoteesien suhteen. Eniten ristiriitaa on ilmastotutkijoiden hiilidioksiditeorian kanssa. Kyse on laaja-alaisesta hypoteesista, joka voi siis vaikuttaa monien tieteenalojen tutkimussuunnitelmiin.

Supernovaksi kutsutaan tähden räjähdystä. Tuo räjähdys sinkoaa valtavan määrän energiaa ympäristöönsä. Osa energiasta siirtyy hiukkassäteilynä (protoneja, elektroneja ja muita ionisoituneita partikkeleita). Tätä säteilyä maapallon ilmakehään iskeytyy linnunradan supernovista joka hetki. Mutta tuon säteilyn määrä riippuu paljolti siitä, kuinka lähellä supernovia aurinkokuntamme ja sen mukana pieni maapallomme on. Svensmarkin mukaan maapallolle osuvan hiukkassäteilyn määrä vaihtelee nykyisin noin 10 prosentin luokassa lähinnä siltä osin suojaavan auringon magneettikentän vaihtelun mukaan. Mutta satojen miljoonien vuosien aikajänteellä vaihtelu on ollut nykyiseen verrattuna jopa kymmenkertaista. Tämä johtuu siitä, että aurinkokuntamme vaeltaa sellaisten linnunradan alueiden läpi, joissa supernovia on esiintynyt useammin verrattuna vaikkapa nykyiseen asemaamme.

Kuvassa 1 Svensmark esittää aurinkokuntamme matkan linnunradan spiraalimaisten haarakkeiden läpi. Sinisellä merkityissä kohdissa - siis tähdistä tiheissä haarakkeissa - hiukkassäteily on ollut voimakkainta. Juuri noina hetkinä myös maapallon kasvi- ja eläinkunnissa on tapahtunut dramaattisia muutoksia, joista tiedämme jo melko paljon fossiilien perusteella. Samoin muutoksia on tapahtunut ilmakehän koostumuksessa ja merenpinnan tasossa. Nämä muutokset ovat olleet todella äärimmäisiä, sillä niissä jopa 95 prosenttia kaikista ennen muutosta eläneistä eliölajeista on kuollut sukupuuttoon. Ihmisen syyllisyydestä on tässä vaiheessa todettava se, että lajina synnyimme vasta satoja ja kymmeniä miljoonia vuosia noiden massatuhojen jälkeen.

Svensmark selittää, että lähellä olleiden supernovien raju hiukkassäteily on vaikuttanut voimakkaasti pilvisyyden lisääntymiseen, mikä vuosien kuluessa lisää ilmakehän heijastavuutta ja kylmentää ilmastoa. Tämä puolestaan johtaa jäätiköiden kasvuun, jopa jääkausiin, mikä laskee tietysti meriveden tasoa jopa sadoilla metreillä. Kun hiukkassäteily taas heikkenee, pilvisyys vähenee ja maapallon pinnalle pääsevän suuremman auringon säteilyenergian vuoksi ilmaston lämpötila nousee. Silloin myös jäätiköt sulavat, merivesi lämpenee ja nousee. Merenpinnan nousun aiheuttamat uudet rannikkoseudut muodostivat runsaasti uusia elinmahdollisuuksia uusille lajeille, jotka polveutuvat edellisestä kylmästä jaksosta selviytyneestä harvasta lajistosta. Nämä kaikki asiat aikakausineen me jo tiedämme esihistoriallista elämää koskevien tutkimusten perusteella.  Svensmarkin tutkimus yhdistää nuo tapahtumat avaruudesta tulleen hiukkassäteilyn muutoksiin, jolloin juuri hiukkassäteily olisi ollut ei vain ilmastoa mutta koko elonkehää säätelevä asia maapallolla. Svensmarkin laskemat hiukkassäteilyn korrelaatiot niin geologien rekonstruoiman merenpinnan kuin biologien havaitsemien eliölajien osalta ovat hämmästyttävän hyviä.

Kuva 2
Hiukkassäteilyn ja selkärangattomien merieläin-
sukujen korrelaatio 500 miljoonan vuoden aikana.
Asteikko vasemmalla on supernovatiheys ja
oikealla eliolajisukujen määrä.

Svensmark yhdistää kirjoituksessaan hiukkassäteilyn vaikutukset niistä riippumattomiin mannerlaatojen liikkeisiin, joista tietysti myös jälkimmäisellä tekijällä on ollut merkittävä vaikutus maapallon elämään. Mutta jokseenkin kaikki muu onkin sitten ollut seurausta näistä asioista. Näihin seurauksiin kuuluu siis kasvi- ja eläinkuntamme monimuotoisuus lajistoineen ja myös ilmakehän koostumus, johon ilmeisesti myös elämän taso on vaikuttanut tasaisemman hiukkassäteilyn kausina. Maapallon kasvikunta on mahdollisesti osaltaan onnistunut kuluttamaan toisen yhteyttämisessä tarvitsemansa ravinnon, hiilidioksidin, lähes loppuun vähäisen hiukkassäteilyn aikoina. Tämä puolestaan on voinut johtaa kasvikunnan yhteyttämisen ulosteen, hapen, vajeeseen ilmakehässä, joka on ollut kohtalokasta eläimille. Mutta tässäkin asiassa  Svensmarkin mukaan hiukkassäteily on ollut se ensisijaisesti määrävä tekijä.

Svensmarkin hypoteesi tulee varmasti aiheuttamaan runsaasti keskustelua niin astronomien, paleogeologien, paleontologien kuin ilmastotutkijoiden keskuudessa. Viimeksi mainitusta joukosta tulevat raivokkaimmat hyökkäykset hypoteesia vastaan. Nimittäin jokainen järkeilevä ihminen tajuaa, että ilmastotieteilijöiden hellimä hypoteesi maapallon ilmakehän hiilidioksidin määräävästä asemasta ei voi aiheuttaa supernovia satojen valovuosien päässä olevissa tähdissä, kun korrelaatiosuhde Svensmarkin mukaan on olemassa. Syy-seuraus -suhteen täytyy olla toisinpäin - siis avaruuden olosuhteet vaikuttavat ilmastoomme ja sitä kautta kaikkeen elämään maapallolla ml. ilmakehän koostumukseen - jos uskomme Svensmarkia.

Ilmastotieteilijöiden ja sitä kautta myös kansainvälisen ilmastopaneelin ainoaksi pelastukseksi voi jäädä astrofyysikkojen negatiivinen arviointi Svensmarkin tutkimuksesta. Mutta jos tähtitieteilijät eivät kumoa Svensmarkin hypoteesia, ilmastotieteen hiilidioksiditeoriat joutuvat nopeasti huonon tieteen roskakoriin, jonne ne olisi pitänyt panna jo kauan sitten empiirisen evidenssin puuttuessa. Silloin muuten katoavat myös pääosin poliittiset perusteet hiilidioksidipäästöjen verotuksesta ja muutkin ns. vihreän energiapolitiikan perusteet.

Mäkisillä pidetään peukkuja Svensmarkin puolesta ja veikataan hänelle Nobel-palkintoa seuraavan kymmenen vuoden sisään. Suosittelen lukemaan aikaisemman juttuni Svensmarkin teoriasta hiukkassäteilyn vaikutuksesta ilmastoomme täältä. Ja sympaattista tiedemiestä kannattaa katsoa englanniksi videolta täältä.