Yhdysvalloissa Wyomingin osavaltion luoteiskulmassa sijaitsevan Yellowstonen kansallispuiston kauniiden maisemien alla lymyää vulkaaninen aikapommi. Vaikka etuliitteen teho on kärsinyt melkoista inflaatiota huolettoman käytön seurauksena, tähän tulivuoreen voidaan perustellusti liittää käsite super.

Kahden miljoonan vuoden aikana tulivuori on purkautunut useita kertoja, mutta viimeisimmästä suuresta purkauksesta on aikaa jo lähes 650 000 vuotta. Silloin maan sisuksista syöksyi noin 2 500 kuutiokilometriä laavaa ja tuhkaa, ja paikalle syntyi yli 70 kilometriä pitkä ja 55 kilometriä leveä kaldera.

Tulivuori ei ole sen jälkeenkään ollut unten mailla, vaan alueella tapahtuu jatkuvasti muutoksia, jotka liittyvät maanpinnan alla olevaan suureen magmasäiliöön. Alueella havaitaan alituiseen pieniä maanjäristyksiä ja maankohoamista, ja monien tutkijoiden mukaan suuri purkaus on vain ajan kysymys.

Jos Yellowstonen supertulivuori purkautuisi samalla voimalla kuin satojatuhansia vuosia sitten, käytännössä koko Pohjois-Amerikan manner tuhoutuisi. Tai ainakin elämän kannalta olosuhteet kävisivät sietämättömiksi. Kuuma laava tekisi tuhoja lähiympäristössä ja tuhka peittäisi valtaosan mantereesta metrien paksuiseen kerrokseen. Purkauksella olisi vakavia seurauksia myös muun maailman kannalta, sillä ilmakehään leviävä tuhka, kaasu ja vesihöyry pimentäisivät Auringon ja aiheuttaisivat ydintalven.

Pitkään on tiedetty, että Yellowstonen kohdalla on ”hot spot” eli kuuma piste, jossa vaipasta tihkuu sulaa laavaa kohti maanpintaa. Vanhimmat merkit kuumasta pisteestä ovat 70 miljoonan vuoden takaa, mutta mannerlaattojen vaelluksen takia ne löytyvät Kanadan puolelta.

Yhtä pitkään on ehkä oltu väärässä – ainakin osittain.

Asioiden todellinen tola on alkanut paljastua magnetotelluriikan avulla. Sen historia alkaa jo 1950-luvun alusta. Tuolloin ranskalainen Louis Cagniard ja neuvostoliittolainen Andrei Tihonov kehittivät menetelmän, jolla maankuoren sähkö- ja magneettikenttiä mittaamalla saadaan tietoa kymmenien kilometrien syvyydestä.

Viime aikoina sen käyttö on laajentunut – ja helpottunut – tietotekniikan kehityksen kutistaessa laitteita ja lisätessä laskentatehoa. Kun magnetotelluriikka yhdistetään seismisiin mittauksiin, satelliiteilla tehtävään tutkakartoitukseen ja gps-tekniikkaan, on mahdollista laatia kolmiulotteisia ”karttoja” maan uumenissa olevista rakenteista – hieman samaan tapaan kuin MRI- eli magneettikuvauksella voidaan kurkistaa ihmiskehon sisään.

Tutkimusta tehdään kannettavilla magnetometreillä ja sähkökenttämittareilla, jotka haudataan noin puolen metrin syvyyteen. Mittalaitteiden toiminta riippuu Auringon aktiivisuudesta, mikä kuulostaa äkkiseltään oudolta. Maan ja Auringon välinen vuorovaikutus on tuttu juttu ja näkyy selvimmin öisellä taivaalla lepattavina revontulina.

Keskustähdestämme puhaltava aurinkotuuli kuljettaa mukanaan sähköisesti varattuja hiukkasia – tai tarkkaan ottaen nuo hiukkaset muodostavat aurinkotuulen – ja osa niistä jää nalkkiin Maan magneettikenttään. Hiukkaset saavat aikaan planeettamme lähiavaruudessa suunnattomia sähkövirtoja, jotka puolestaan synnyttävät sähkövirtoja Maan kuoressa ja vaipassa.

Tekemällä mittauksia näistä sähkövirroista ja magneettikentistä on mahdollista tutkia maankuoren muodostavien kivilajien ominaisuuksia, esimerkiksi niiden sähköjohtavuutta, mikä puolestaan riippuu kallion sisässä virtaavasta tai pikemminkin tihkuvasta vedestä.

Yksinkertainen kuva Yellowstonen supertulivuoren alla olevasta kuumasta pisteestä on ehkä ollut aivan liian yksinkertainen. Magnetotelluriikan avulla on saatu selville, että maan uumenissa on paljon enemmän osittain sulaa kiviainesta ja kuumentunutta vettä kuin aiemmin on arveltu – ja koko kompleksi on huomattavasti luultua laajempi.

Tektoniikka muuttaa maankuorta kaiken aikaa, kun mannerlaatat törmäilevät, hankautuvat toisiaan vasten ja paikoin vajoavat syvälle vaippaan. Siellä sijaitsevat maailman suurimmat kierrätyskeskukset: riittävän syvälle vajottuaan laatta alkaa sulaa ja se muodostaa osan maankuoren alla vellovasta magmasta.

Yli 200 miljoonaa vuotta sitten Farallon-laatta alkoi vajota Pohjois-Amerikan alle. Se ei kuitenkaan suunnannut suinpäin syvyyksiin, vaan mennessään ruttasi maankuorta siten, että Pohjois-Amerikan laatan länsilaidalle kohosivat Kalliovuoret. Laatan jäänteitä arvellaan edelleen olevan Pohjois-Amerikan itäisten osien alla.

Magnetotelluriikan avulla laaditussa kuvassa näkyy suurelta osin yhtenäinen rakenne, joka on muotoutunut vuosimiljoonien kuluessa maan uumeniin. Punaisena merkityn vulkaanisen ”möykyn” pinnalla magneettikentän voimakkuus pysyy vakiona. Vihreät pisteet ovat mittauskohtia ja musta ympyrä markkeeraa Yellowstonen sijaintia. (Kuvalähde: Kelbert A., Egbert G.D., deGroot-Hedlin C. 2012. ”Crust and upper mantle electrical conductivity beneath the Yellowstone Hotspot Track”, Geology, v. 40, p. 447–450.)

Yellowstonen ja sen länsipuolella olevan Snake River Plainin eli Snakejoen tasangon otaksutaan syntyneen Farallon-laatan liikkeen ansiosta. Noin 16 miljoonaa vuotta sitten vajoavan laatan ja vaipasta kohoavan magman vuorovaikutus alkoi tuottaa vulkaanisia muodostelmia, jotka ulottuvat paljon 55 x 72 kilometrin kokoista kalderaa laajemmalle alueelle, jopa useiden satojen kilometrin etäisyydelle. Yellowstonen supertulivuori on todellakin nimensä veroinen.

Sumua syntyy silloin, kun ilman lämpötila laskee kastepisteeseen ja kosteus saavuttaa kyllästystilan. Kylmä ilma voi sisältää vesihöyryä vähemmän kuin lämmin, joten lämpötilan laskiessa ilman suhteellinen kosteus kasvaa. Kun se saavuttaa sadan prosentin arvon, vesihöyry alkaa tiivistyä pieniksi vesipisaroiksi, jotka näkyvät sumuna. Kun talvella jäästä vapaan meren ylle virtaa kylmää pakkasilmaa, haihtuminen suhteessa lämpimämmästä vedestä voimistuu ja jäähtyessään vesihöyry tiiviistyy sumuksi. Silloin näyttää aivan siltä kuin merestä nousisi savua: siitä nimitys merisavu. Näkyvyys on merisavussa yleensä hyvin huono. Merisavua esiintyy yleisimmin marras-tammikuussa, mutta se voi kietoa rannikkoseudut tiheään vaippaansa myöhään keväälläkin.

Vaikka tänä iltana onkin osittainen kuunpimennys, joka on syvimmillään kello 23.07, kuvan varsinainen kohde on Kuun sijasta hurrikaani Emilyn myrskynsilmä, joka näkyy kuoppana muuten tasaisessa pilvimassassa. Kuva on otettu Kansainväliseltä avaruusasemalta 16. heinäkuuta 2005. Meksikonlahdella ja Karibianmerellä riehunut Emily oli kuvanottohetkellä jo kategorian 4 hirmumyrsky, jossa tuulennopeus nousi lähes 250 kilometriin tunnissa eli melkein 70 metriin sekunnissa. Myrsky kuitenkin voimistui vielä saman päivän aikana korkeimpaan eli kategoriaan 5.

Huhtikuun vaalenevaa yötaivasta hallitsee etelän suunnalla Leijonan tähdistö. Myyttisen kissapedon “mahan” alla on galaksikolmikko, jonka suurin jäsen on M66. Se on noin 100 000 valovuoden läpimittainen spiraaligalaksi, jolla on etäisyyttä 35 miljoonaa valovuotta. Kooltaan se on samaa luokkaa kuin kotigalaksimme Linnunrata, mutta piirteiltään erikoisempi. Tummien pölyjuovien ja punaisina hohtavien tähtien syntyalueiden kirjomat spiraalihaarat ovat epäsymmetriset eikä vanhoista jättiläistähdistä muodostunut keskuspullistumakaan ole ihan keskellä galaksia. Rakenteen arvellaan muotoutuneen kolmikon kahden muun galaksin, M65:n ja NGC 3628:n, vetovoimien väännöstä. Hubble-avaruusteleskoopin ottamassa kuvassa galaksista erottuu joukoittain yksittäisiä tähtiäkin.

Tasan 103 vuotta sitten Halleyn kuuluisa komeetta oli tuolloisella perihelivisiitillään lähimpänä Aurinkoa. Se oli samaan aikaan myös lähellä Maata, vain noin 22 miljoonan kilometrin etäisyydellä. Edellisenä päivänä kotiplaneettamme oli itse asiassa kulkenut komeetan pyrstön läpi. Spektroskopian keinoin pyrstössä oli todettu olevan myrkyllistä syaanikaasua, joka sai ranskalaisen tähtitieteilijän Camille Flammarionin ennustamaan, että myrkkykaasu "voi tappaa kaiken elollisen planeetallamme". Suuri yleisö ryntäsi hankkimaan kaasunaamareita ja helppoheikkien pikavauhtia ideoimia "antikomeettapillereitä". Ilmeisesti niistä oli apua, koska pyrstön pyyhkäisy Maan yli ei aiheuttanut oireilua.

Esihistoriallisen Japanin metsästäjä-keräilijät tai oikeastaan kalastajat käyttivät saviastioita ruoanvalmistukseen jo paljon ennen riisinviljelyn aloittamista. Jos muinaiset japanilaiset olisivat syöneet lautasensa – tai keittoastiansa – tyhjiksi ja pesseet ne putipuhtaiksi, löytöä ei kuitenkaan olisi ikinä tehty.

Vielä parikymmentä vuotta sitten oltiin siinä käsityksessä, että Japanissa alettiin valmistaa saviastioita vasta noin 2300 vuotta sitten. Sitten Jōmon-kautiselta asuinpaikalta löytyi rakennusten jäänteiden lisäksi runsaasti saviruukkujen palasia. Jōmon-kausi ulottuu noin 12 000 vuotta ajassa taaksepäin. Nyt tutkitut saviastiat ovat vielä varhaisempia ja siten peräisin paleoliittisen kauden loppuvuosituhansilta. (Kuvan ruukut ovat paljon uudempaa mallia, sillä ne on löydetty Pompeijin raunioista.)

Bioarkeologi Oliver Craigin johtama tutkijaryhmä Yorkin yliopistosta Englannista on päätynyt tulokseen, jonka mukaan japanilaisissa saviastioissa on porissut ruokaa vähintään 11 000 vuotta, mutta mahdollisesti jopa 15 000 vuotta sitten. Sirpaleista löytyneissä ruoantähteissä olevan typen perusteella on voitu päätellä, että niitä on käytetty kokkaamiseen.

Jäänteissä on todettu olevan myös rasvahappoja, jotka osoittavat, että astioissa on kypsennetty nimenomaan kalaa, mahdollisesti lohta, tai muita mereneläviä – tuhansia vuosia ennen kuin viljelyskulttuureissa alettiin käyttää saviastioita ruoanlaittoon. Craigin ryhmä tutki jäänteitä kaikkiaan 101 saviastiasta, jotka ovat peräisin 13 löytöpaikasta eri puolilta Japanin saaria. Noin 80 astiasta löytyi merkkejä joko makeassa tai merivedessä viihtyneistä eläimistä.

Manner-Aasian puolella, erityisesti Kiinassa, on hallittu saviastioiden tekotaito jo paljon aikaisemmin eli noin 20 000 vuotta sitten, mutta niitä ei ainakaan varmuudella tiedetä käytetyn ruoanvalmistukseen, vaan pelkästään säilytysastioina. Oliver Graig ryhmineen aikoo kuitenkin tutkia näiden vielä vanhempien saviastioiden palasia ja selvittää, olisivatko ne Japanista löytyneitä ruukkujakin vanhempia ”aromipesiä”.

Muinaisesta kokkaamisesta kertoi ScienceNews ja alkuperäinen artikkeli ilmestyi Nature-lehdessä 11.4.2013.

Hankkeeseen osallistuvan kansainvälisen tutkijajoukon kiinnostuksen kohteena on ilmakehän alimmat kaksi kilometriä, joiden vaikutusta ilmastonmuutokseen ja sääilmiöihin ei täysin tunneta. Se on myös meille ihmisille, muille eläimille ja kasveille kaikkein tärkein ilmakehän osa, koska suurin osa päästöistä on siellä. Saasteet kulkeutuvat toki vähitellen korkeammallekin ja huuhtoutuvat sateen mukana takaisin maahan, mutta niitä on runsaasti hengitysilmassamme.

Hitaasti lentävä ja käytännössä täysin tärinätön ilmalaiva soveltuu erinomaisesti nyt tehtäviin havaintoihin. Kyseessä on maailman suurin operatiivisessa käytössä oleva ilmalaiva, saksalainen Zeppelin NT, eli perinteikkäiden Zeppeliinien uudella tekniikalla varustettu ja nykyaikaisesti rakennettu malli - siitä kirjaimet NT, Neue Technologie, tai New Technology.

Mittauksia varten alun perin maisemalentoihin tehdyn aluksen matkustamo on muutettu pieneksi tietokonesaliksi ja ilmalaivan ulkopuolelle on asennettu runsaasti mittalaitteita. Sikarimaisen ilmalaivan päällä on jopa kymmenmetrinen mittauspuomi. Monet putket imevät ilmaa ulkopuolelta ja johtavat sitä matkustamon sisälle tutkittavaksi.

Zeppeliinissä on mukana monien muiden mittalaitteiden lisäksi myös laboratoriotasoinen massaspektrometri, joka kykenee analysoimaan 50-1000 nanometriä kooltaan olevia hiukkasia ja niiden koostumusta erittäin tarkasti.

Eräs koko hankkeen suurimmista ongelmista olikin saada pienhiukkasia mittaavat suuret laitteet pakattua matkustamoon siten, että ilmalaivan suurin sallittu lentoonlähtöpaino ei ylity.

Zeppelin NT voi ottaa maksimissaan 1900 kg painavan kuorman, jolloin koko laivan massa lentoon lähdettäessä on tarkalleen 10690 kg. Se voi lentää 2,6 kilometrin korkeuteen ja olla ilmassa yhtäjaksoisesti noin 24 tuntia.

Taiteilija Adam Ryder on koonnut nettiin erinomaisen kokoelman rakennuksia ja rakennelmia, jotka ovat futuristisia ja modernistisia. Areth: An Architectural Atlas on paitsi kaunis tiedettä, tekniikkaa ja taidetta yhdistävä kuvasarja, se vie myös matkalle toiseen aikaan ja paikkaan, sillä kuvateksteissä maalliset rakennukset on sijoitettu kuvitteelliselle planeetalle ja niille on kehitetty fiktiiviset tarkoitukset.

Esimerkiksi tämä futuristinen asuinrakennus, jollainen esiintyy myös Woody Allenin elokuvassa Sleeper, on Ryderin Atlaksessa "Talis-vuoristossa sijaitseva havaintoasema, mitä arethealaiset tutkijat käyttivät tehdäkseen havaintoja jopa 300 kilometrin tuntinopeudella puhaltavista Traxicin myrskytuulista, jotka esiintyvät tällä vuoristoalueella etenkin lyhyen talvikauden aikana".

Kuva: Adam Ryder, Areth: An Architectural Atlas

Huhtikuu on oivallista aikaa tarkkailla paitsi kevään etenemistä myös taivaalla kimmeltäviä haloja. Päivätaivaan ilmiöistä halot ovat ehkä kaikkein näyttävimpiä – ainakin upeimmillaan. Auringon valon heijastuessa ja taittuessa jääkiteissä syntyy erilaisia renkaita, kaaria ja valoläikkiä, jotka voivat olla toisinaan huomiotaherättävän kirkkaita. Yleisin halomuoto on 22 asteen rengas. Nimensä rengas on saanut siitä, että se ympäröi Aurinkoa 22 asteen etäisyydellä (suoraksi ojennetun käsivarren etäisyydellä vaaksa on hieman alle 20 astetta). Rengas syntyy kuusikulmaisissa, lyijykynänpätkää muistuttavissa jääkiteissä, joiden läpi kulkevien valonsäteiden suunta muuttuu juuri tuon 22 asteen verran. Samalla kun valo taittuu, se hajoaa väreiksi samaan tapaan kuin prismassa tai sateenkaaren syntyessä vesipisaroissa. Siten halorenkaassa voi nähdä sateenkaaren värit, mutta päinvastaisessa järjestyksessä: sisäreunalla punaista ja ulkoreunalla sinistä, joka kuitenkin näkyy yleensä vain kaikkein kirkkaimmissa haloissa. Halon voi nähdä myös Kuun ympärillä, mutta silloin se on himmeämpi – koska Kuu on himmeämpi kuin Aurinko – ja yleensä väritön tai pikemminkin valkea.