Äiti, otetaan kaikki sukset mukaan!”

Palaan maaliskuussa vanhempainvapaalta suoraan tutkimusmatkalle Lappiin. Vaipanvaihdon pyörteissä en ole juuri ehtinyt pelätä. Paitsi joskus iltaisin, kun nukkuvien lasten rauha levittäytyy taloon. Miten kriittiseen vaiheeseen maapallon historiaa nämä lapset ovatkaan syntyneet.

Helsingin talvi on näyttäytynyt leutona, mutta Inarissa lunta on riittämiin. Neljävuotias huiputtaa päivisin metrisiä lumikasoja. Vauva nukkuu isän rintarepussa. Minä ja kollegat riuhdomme yhteisvoimin jää- ja sedimenttikairoja, lukemattomia metalliputkia ja tutkimustarvikkeita hankien yli jäälle. Tutkimme pohjoisten järvien pohjaan kerrostuneita sedimenttejä. Sedimenttien avulla selvitämme järvien hiilivarastojen kertymistä tuhansien vuosien aikajänteellä, erityisesti lämpimien vaiheiden aikana.

Näytteenottovälineitä järvellä maaliskuussa 2017. Kuva: Sari Juutinen

Sedimentit koostuvat kivennäismaasta, kemiallisista saostumista ja kuolleista eliöistä, esimerkiksi kasvien ja eläinten hiili- ja piipitoisista jäänteistä. Suomalaisissa järvissä sedimentti on pääosin eloperäistä liejua, jota on kertynyt jatkuvasti siitä asti, kun järvet syntyivät mannerjään alta paljastuneelle maalle. Ja sedimenttiä kertyy lisää koko ajan. Liejun biologisen, fysikaalisen ja kemiallisen koostumuksen ja kerrostumisnopeuden vaihtelut kertovat menneistä ympäristömuutoksista.

Pakkasillan pimetessä kannamme majapaikkaan pleksiputkia täynnä tuhansia vuosia vanhaa liejua. Vihreät ja violetit revontulet tanssivat taivaalla. Mietin, miten hetkellinen ja lyhytnäköinen ihminen onkaan. Syviä aikajänteitä penkoessa oman elämän paineet tuntuvat pieniltä. Suorastaan helpottavan toisarvoisilta. Maailman kohtalo sen sijaan painaa mieltä.

Neljävuotias nojailee ovenpieleen: ”Löysittekö fossiileja?”

Mikroskooppiset fossiilit kertovat menneestä

Viimeisten viidentoista vuoden aikana olen viettänyt lukemattomia kuukausiksi venyneitä tunteja tutkien järvien ja merten sedimentteihin kerrostuneita mikroskooppisia fossiileja. Ei niitä kylläkään tarvitse etsiä, kunhan vaan katsoo mikroskooppiin. Esimerkiksi yksisoluisten piilevien ja panssarisiimalevien jäänteitä säilyy lukemattomia sellaisten vesien sedimentissä, missä niitä on elänyt. Panssarisiimaleviä löytyy lähes kaikkialta merten pohjista. Piileviä on järvissä, rannikolla, avomerellä, lammikoissa, soiden turpeessa – miltei joka paikassa.

Arktisten panssarisiimalevien lepomuodot kertovat menneisyyden merijääpeitteestä. Kuva: Maija Heikkilä

Sedimentissä säilyy satoja eri levälajeja, joilla on erilaiset mieltymykset ja erilainen sietokyky esimerkiksi veden happamuuden, kerrostuneisuuden ja lämpötilan vaihteluille. Esimerkiksi Cyclotella-suvun planktiset piilevät suosivat pohjoisen järvissä pitkää avovesikautta, kun taas Fragilariaceae-heimon lajit ovat tyypillisiä järvissä, joissa vuotuinen jääpeiteaika on pitkä. Kun lajeja on kymmeniä, tai jopa satoja, ja jokaiselle lajille on arvioitu optimaalinen jääpeiteajan pituus, voidaan sedimentin piileväkoostumuksen avulla arvioida menneisyyden jääpeiteaikaa.

Näin saadaan tietoa siitä, kuinka monta päivää nykyistä pidempi tai lyhyempi jääpeiteaika oli. Tarkat arviot menneisyyden ilmastoista ovat keskeisiä, jotta ympäristön luonnollinen vaihtelu, sen laajuus ja nopeus voitaisiin erottaa ihmisen aiheuttamista muutoksista.

Sedimenttikerrossarjan pohjimmainen näyte, jossa näkyvät raidat johtuvat eloperäisen aineksen määrän vaihtelusta. Pohjalla oleva harmaa savi on kerrostunut noin 10 000 vuotta sitten, kun järvi alkoi muodostua jäätikön alta vapautuneelle maalle. Kuva: Maija Heikkilä

Juuri järven pohjasta nostettu pintasedimenttinäyte eli viimeisimpänä kerrostunut lieju. Tämä sedimentti on kertynyt noin tuhannen viime vuoden aikana. Kuva: Jan Weckström

Piileväfossiilien perusteella tehtyjen arvioiden mukaan järvien jääpeiteajat olivat Lapissa noin viikon keskimääräistä lyhyempiä noin 10 000−6500 vuotta sitten verrattuna nykyaikaan.

Myös ilman ja valuman mukana kulkeutuneet hiukkaset ja kemialliset yhdisteet, kuten siitepöly, noki tai kasvien soluseinän hiilivedyt, tallentuvat sedimenttiin. Järviä aikojen saatossa ympäröineen mäntymetsän, sarojen ja varpujen siitepölyhiukkasia voi löytyä satoja tuhansia yhdestä kuutiosenttimetristä mutaa. Kun katsoo fossiilisia siitepölyjä mikroskoopin okulaarin läpi, voi nähdä silmiensä edessä, miten jäätikön vapauttamalle maalle levinnyt tundra muuttuu vuosituhansien kuluessa ensin koivikoksi ja sitten mäntymetsäksi.

Tiheimmän mäntymetsän peittäessä Inaria 8000−5000 vuotta sitten maapallon pohjoiset alueet olivat lämpimämpiä kuin nykyään. Silloin jääpeiteajatkin olivat Lapissa lyhimmillään. Mikroskooppisiin fossiileihin, kuten siitepölyihin ja piileviin, perustuvat lämpötila-arviot osoittavat 1–2 astetta nykyistä korkeampia lämpötiloja Pohjois-Euroopassa. Juuri sen verran kuin maapallon arvioidaan lämpenevän, mikäli ihmisen aiheuttamia päästöjä saadaan rajoitettua Pariisin ilmastosopimuksen mukaan.

Tutkimusjärveä ympäröivää maisemaa Inarin Lapista. Kuva: Joscelyn Bailey

Jäätiköitymisiä ja sulamisia

Inarista on 14 tunnin ajomatka Helsinkiin. Huoltoaseman lounasjonossa ajaudun keskusteluun ammattiautoilijan kanssa.

”Jaa, geologisia näytteitä. No tehän sen tiedätte: maapallon ilmasto on ollut lämmin ennen ihmistäkin!”

Kavahdan. Niin todellakin tiedämme. Viimeisten 800 000 vuoden aikana Antarktisen jäätiköistä mitattu lämpötila on seilannut noin kahdeksan asteen vaihteluväliä. Kylmiä vaiheita, jäätiköitymisiä, ovat seuranneet lämpimät jäätiköitymisten väliset vaiheet eli interglasiaalit. Interglasiaaleja on yksitoista ja yhden interglasiaalin kesto on noin 10 0000−30 000 vuotta. Elämme viimeisintä, yhdettätoista interglasiaaliaikaa eli holoseenia. Se alkoi noin 11 700 vuotta sitten ja sen odotetaan päättyvän muutaman tuhannen vuoden sisällä.

Lämpimät interglasiaalivaiheet näkyvät muun muassa jäätiköiden ja merijään vetäytymisenä sekä merenpinnan ja kasvihuonekaasupitoisuuksien nousuna. Kasvihuonekaasujen pitoisuus ilmoitetaan tilavuuden miljoonasosina, yksikössä ppm (parts per million). Eli esimerkiksi kuinka monta hiilidioksidimolekyyliä on miljoonassa litrassa ilmaa. Jäätiköitymisten aikana noin 180 ppm:ssä pysytellyt hiilidioksidipitoisuus on kymmenenä interglasiaaliaikana noussut suurin piirtein 280 ppm:ään.

Nykyinen ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden huima kasvu ja tulevaisuuden ennusteet verrattuna yli 800 000 vuotta kattavaan mittaussarjaan. Jäätiköitymisten väliset lämpimät vaiheet, interglasiaalit, on merkitty harmain ympyröin. Vaaleanvihreä jakso kuvaa aikakautta jota nyt elämme, eli holoseenia. Teollistumisen aiheuttama jyrkkä hiilidioksidipitoisuuden kasvu vuonna 1950 ja vuosi 2017 on merkitty mustin ympyröin.
Hiilidioksidipitoisuudet vuoteen 1951 asti on mitattu Antarktisen jääkerroksista (Bereiter ym. 2015) ja vuodet 1951–2017 Mauna Loan havaintoasemalta (https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends). Ennusteet vuodelle 2100 ovat kehityskaaria IPCC:n viidennestä raportista (http://www.ipcc.ch/report/ar5).

Myös nykyisen interglasiaalikauden, holoseenin, hiilidioksidipitoisuus on pysytellyt 280 ppm:än tuntumassa, aina viime vuosisadalle asti. Sen jälkeen teollistumisesta tuli globaali ilmiö.

Syyskuussa 2017 hiilidioksidipitoisuus on yli 407 ppm:ää.

Hiilidioksidipitoisuus ei ole ollut yhtä korkealla miljooniin vuosiin. Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin IPCC:n viimeisimmän raportin mukaan hiilidioksidipitoisuus saadaan pysymään matalilla päästöillä 450 ppm:ssä, mutta rajoittamattomilla päästöillä se nousee jopa 1000 ppm:ään vuoteen 2100 mennessä.

Nykyisyys ei ole irrallaan menneisyydestä. Sen sijaan se näyttää pelottavan erilaiselta.

Huoltoasemakeskustelu jää lyhyeksi. Jään miettimään, mitä ihmiset todella tietävät maapallon ilmaston historiasta.

”Kauan, kauan sitten oli dinosauruksia”, sanoo neljävuotias. Ehkä joku tuleva laji ajattelee niin ihmisestä.

Valomikroskooppikuva männyn siitepölyfossiilista. Kuva: Maija Heikkilä

Kohti tuntematonta

Keväällä osallistun menneiden globaalimuutosten tutkijoiden kokoukseen Espanjan Zaragozassa. Viiniä saa lounaallakin. Aamulla nautin café con lechen auringossa. Ihminen on löytänyt maapallolta ihania asioita.

Perjantain pääpuhuja Eric Wolff Cambridgen yliopistosta muistuttaa faktoista.

”Nykyisen ja tulevan kaltaisia tilanteita ei löydy viimeisistä interglasiaaleista.”

Wolff julkaisi yhdessä työryhmän kanssa viime vuonna tutkimuksen, jossa he arvioivat lämpimien vaiheiden ominaisuuksia ja säätelytekijöitä. Olemme tienneet jo vuosikymmeniä, kuinka jäätiköitymisten ja lämpimien vaiheiden vaihtelu viimeisten satojentuhansien vuosien aikana syntyy. Jäätiköitymiset ja sulamiset johtuvat planeettojen vetovoiman aiheuttamista jaksollisista vaihteluista maapallon kiertoradassa, akselikallistumassa ja akselin suunnassa. Jäätiköitymisten loppumista ja sulamisen alkua säätelevät epäsuorat tekijät ja palauteilmiöt ovat olleet epäselvempiä.

Muutoksen nopeus on henkeäsalpaava.

”Hiilidioksidi on keskeisessä roolissa interglasiaalien voimakkuuden säätelijänä”, Wolff ja kollegat kirjoittavat. ”Ihmisen aiheuttamien hiilidioksidipäästöjen valossa on erittäin epätodennäköistä, että seuraava jäätiköityminen tapahtuu 50 000 vuoden sisällä.” Viileneminen myöhästyy siis vähintään kymmeniätuhansia vuosia.

Kasvihuonekaasupitoisuuksien ja lämpötilan lisäksi lukemattomien muiden ympäristömuutosten mittareiden räjähtävä muutos 1950–luvun jälkeen on pöyristyttävää. Esimerkiksi lajien lukumäärä on vähentynyt lähes kolmanneksen, trooppiset metsät neljänneksen, arktisen merijään peittävyys on lähes puoliintunut ja rannikkovesien ravinnemäärät nelinkertaistuneet. Samalla ihmisten määrä on kolminkertaistunut, vedenkäyttö nelinkertaistunut, energiankäyttö viisinkertaistunut ja autoja on kuusi kertaa enemmän.

Muutoksen nopeus on henkeäsalpaava.

Mikroskooppisia fossiileja tunnistetaan ja lasketaan mikroskoopin alla noin 400–1000 kertaa suurennettuina. Kuva: Joscelyn Bailey

Heinäkuussa ahdistaa taas, kun istun tunteja kuuman suurkaupungin ruuhkassa. Olen vieraana Toronton yliopistossa, jonka laboratoriossa analysoimme Inarista haettujen sedimenttien kemiallista koostumusta. Lähes kolmen miljoonan asukkaan kasvava kaupunki kärsii ruuhkista, huonosta ilmanlaadusta, saastuneista vesistä ja kehittyvästä jäteongelmasta.

Toronto on aiemmin samana vuonna rankattu Pohjois-Amerikan toiseksi viihtyisimmäksi asuinkaupungiksi.

Kysyn kanadalaiselta geologikollegaltani maapallon kohtalosta.

”Maapallo kyllä selviää, varmaan jotkut lajitkin. Ihminen tuhoutuu”, hän toteaa kakistelematta.

Ajattelee kuten minäkin.

”Katsotaanko nyt sitä kaasukromatografia?”

Uusi ihmisen aika

Geologin perspektiivistä Inarissa tekemämme tutkimukset käsittävät vain viimeaikaiset muutokset: ehkä 10 000 vuotta maapallon 4,5 miljardin vuoden historiasta. Se vastaa puoltatoista tuntia 80–vuotiaan ihmisen elämästä. Minä ja viisituhatta vuotta sitten Inarin lämmössä kukoistaneet männiköt elämme saman tunnin aikana.

Epookin nimi on antroposeeni, uusi ihmisen aika.

Mutta emme ehkä enää kauaa. Geologisen ajan jaottelusta vastaa kansainvälinen stratigrafinen komissio. Sen työryhmä ehdottaa, että viimeistään 1950–luvun ihmisen aiheuttamien muutosten, niin sanotun suuren kiihdytyksen, myötä on alkanut uusi geologinen aikakausi.

Epookin nimi on antroposeeni, uusi ihmisen aika.

Inarilaisista sedimenteistä löytyvät piilevät auttavat arvioimaan menneiden vuosituhansien jääpeiteaikojen pituutta. Kuva: Reijo Nenonen / Vastavalo

Virallistaminen olisi valtava uutinen. Muutos vaatii geologisiin kerrostumiin tallentuneen yksiselitteisen jäljen. Esimerkiksi holoseenin alku on tallentunut Grönlannin jäätiköiden kemialliseen ja fysikaaliseen koostumukseen, erityisesti veden isotooppisuhteen muutosta käytetään holoseenin rajana. Merkkejä uudesta ihmisen ajan alusta on surullisen paljon: uusia mineraaleja, teknofossiileja, muovia, kasvihuonekaasupitoisuuksien äkillinen nousu, mustan hiilen ja radioaktiivisten aineiden laskeumat, sukupuutot ja merenpinnan nousun jäljet.

Menneisyyden ilmastoja tutkivat geologit, mallintajat ja maajärjestelmätieteilijät etsivät maapallon historian tapahtumista avaimia tulevaisuuteen valmistautumiseen. Aiemmin puhuttiin nykyisyyden analogioista eli aikaisemmin tapahtuneista vastaavanlaisista muutoksista. Nykyään alkaa olla selvää, ettei ihmisen aiheuttamalle muutokselle löydy vastineita geologisesta historiasta.

Analogioiden etsimisen sijaan voimme kuitenkin tutkia menneisyyden lämpimien vaiheiden kehityskulkuja ja maapallon eliölajien ja luonnonjärjestelmien vastakaikuja lämpenemiselle. Inarin sedimenteistä selvitämme ainakin, miten paljon ja minkälaista hiiltä on varastoitunut erilaisten järvien pohjaan. Mitä hiilivarastolle tapahtui holoseenin lämpimänä kautena?

Ratkaisun avaimet

Mietin ihmistä osana aikaa. On olemassa hetki, josta sanomme ”nyt”. Se hetki lipuu ajan kuluessa menneisyyteen. Niinpä olemme osa mennyttä ja tulevaa, osa holoseenia, josta olemme tehneet oman aikakautemme, antroposeenin.

”Tulevaisuuden teknologia keksii kyllä ratkaisun”, olen kuullut. Entä nykyinen teknologia? Mihin me sitä käytämme? Pitelemme käsissämme ratkaisun avaimia, ja aikaa on vähän. Kestävyystieteilijät puhuvat kymmenistä vuosista.

Tarkka elektronimikroskooppikuva paljastaa Lapista kerättyjen piilevälajien suuren kokovaihtelun ja erikoiset rakenteet. Kuva: Roy Thompson

Mietin lajillemme tyypillistä räjähtävästi kiihtyvää nopeutta.

Me teemme, kuten yhteisömme tekee. Eksymme markettien tavaramääriin ja haluamme uusimman älypuhelimen, koska Jonillakin on. Toisaalta nyhtökaura löi äkkiä läpi, kun huomasimme että sitä oli naapurin perheen pannulla ja iltapäivälehtien otsikoissa. Työkaverit innostivat työkavereita ja niiden työkavereita pyöräilemään toimistolle. Syntyi kilometrikilpailu.

Tarvitsemme ympärillemme uudenlaisia ideoita, joita voimme matkia. Ne voivat levitä kuin mikä tahansa somehitti. Meitä tavallisia ihmisiä ympäröivät toiset tavalliset ihmiset: geologit, äidit, saamelaiset, kristityt, keskiluokkaiset, yksinhuoltajaisät, liikemiehet, varhaiskasvattajat, islaminuskoiset, lapset ja poliitikot.

Voisiko tietoon perustuva yhteisöllinen muutos olla nopeampi kuin aiheuttamamme ympäristönmuutos?

Me teemme, kuten yhteisömme tekee.

Ehkä tarvitsemme myös henkilökohtaisen kokemuksen. Paluun luontoon, edes hetkeksi.

Istumme syysiltaa lähes 2000 miljoonaa vuotta vanhalla kalliolla, johon mannerjäätikkö riipi uurteita parikymmentä tuhatta vuotta sitten. Edessä välkkyy järvi ja sen syvyyksissä tuhatvuotisten tarinoiden arkisto.

Tunnen olevani osa maisemaa, osa aikaa.

”Äiti, täällä on niin ihanaa!”

Neljävuotias herää kaakkurin huutoon.

Inarilaisista sedimenteistä löytyvät piilevät auttavat arvioimaan menneiden vuosituhansien jääpeiteaikojen pituutta. Kuva: Reijo Nenonen / Vastavalo