Suunnitteilla oleva maailman suurin optinen kaukoputki sai eilen tontin alleen. Jo aikaisemmin pitkän tutkimuskampanjan jälkeen eurooppalaisen "erittäin suuren teleskoopin", E-ELT:n (European Extremely Large Telescope) sijoituspaikaksi on valittu Atacaman autiomaassa sijaitseva 3060 metriä korkea Cerro Armazones -vuori Chilessä, ja Chilen hallitus lupasi luovuttaa alueen vuonna 2011 teleskooppia rakentavan Euroopan Eteläisen Observatorion ESO:n haltuun.

Virallinen seremonia rakennuspaikan ja sitä ympäröivän alueen luovuttamisesta pidettiin eilen noin 20 kilometrin päässä sijaitsevalla ESO:n Paranalin observatoriolla, nyt maailman suurimmalla tähtitieteellisellä tutkimuslaitoksella. Siinä Chilen presidentti Sebastián Piñera luovutti hiljattain allekirjoitetut viralliset asiakirjat, joilla Chilen hallitus antaa ESO:lle Cerro Armazonesia ympäröivät maa-alueet, ESO:n pääjohtajalle Tim de Zeeuwille.

Paikalla tilaisuudessa olivat myös ESO:n Chilen edustaja Fernando Comerón ja La Silla Paranal -observatorion apulaisjohtaja Ueli Weilenmann sekä presidentti Piñeran seurueessa ulkoministeri Alfredo Moreno ja chileläisiä paikallishallinnon edustajia.

Vierailuun sisältyi kierros ESO:n VLT-teleskoopin sijaintipaikan, Cerro Paranalin huipulla. Presidentti ja ministeri Moreno vierailivat myös VLT:n kontrollihuoneessa, joka tulee myös toimimaan tulevan E-ELT -teleskoopin toimintojen ohjauskeskuksena.

Seremonian aikana presidentti painotti Pohjois-Chilen taivaiden suojelemisen tärkeyttä. "Maidemme ja erikoisasemassa olevan taivaamme suojeleminen maailmankaikkeuden tutkimusta varten on pitkäaikainen sitoumus Chilelle. E-ELT tulee hyödyttämään monia tulevia sukupolvia huomattavilla tieteellisillä löydöillään, kenties jopa löytämällä elämää muilta planeetoilta. Chilen asema maailman tähtitieteen huipulla on nyt lyöty lukkoon."

ESO:n pääjohtaja esitti kiitoksensa Chilen hallitukselle tästä tärkeästä virstanpylväästä: "Chilen ja ESO:n välillä 50 vuotta sitten alkanut yhteistyö on paitsi osoittautunut hyvin tuottoisaksi ja pitkäikäiseksi, se myös tarjoaa jännittäviä mahdollisuuksia tulevaisuudessa — hyödyttäen Chileä, ESO:n jäsenmaita ja tieteellistä sekä teknologista kehitystä. E-ELT on selvä osoitus tästä."

Virallisten asiakirjojen mukaan Chilen hallitus luovuttaa 189 neliökilometriä maata Cerro Armazonesin ympärillä E-ELT:n rakentamista varten ja myöntää 50 vuoden erikoisoikeuden ympäröiviin maa-alueisiin. Tämä laajempi 362 neliökilometrin alue suojelee E-ELT -teleskooppia valosaasteelta ja kaivostoiminnan vaikutuksilta. Täydessä käyttökunnossa aikaisin ensi vuosikymmenellä E-ELT toimii sulautettuna ESO:n Paranalin observatorion toimintoihin.

Virallinen, kansainvälinen massan yksikkö, kilogramma, perustuu Pariisissa säilössä olevaan kilonmallikappaleeseen, joka tehtiin vuonna 1889. Kyseessä on viimeinen SI-yksiköistä, jotka määritellään yhä edelleen fyysisen mallikappaleen pohjalta.

Kappale on 39,17 mm halkaisijaltaan ja korkeudeltaan oleva sylinteri, joka on tehty 90% platinasta ja 10% iridiumista. Aineet ja niiden suhteelliset osuudet valittiin siksi, että seos ei hapetu juuri lainkaan ja se on hyvin kestävää.

Jotta kaikkialla maailmassa tiedettäisiin kuinka paljon kilo painaa, tehtiin mallikappaleesta 39 tarkkaa kopiota. Niitä on kuljetettu aina 40 vuoden välein Pariisiin, missä niitä on verrattu alkuperäiseen. Vuosikymmenten varrella on havaittu, että jostain syystä alkuperäinen kilo kevenee koko ajan, kun taas muut kilogrammat pitävät painonsa hieman paremmin.

Syyksi kevenemiseen on ehdotettu samoissa tiloissa kilon mallin kanssa olevia elohopeainstrumentteja, mikroskooppisia pintailmiöitä ja useita muita teorioita, mutta tärkeintä on kuitenkin se, että kilolle pitää löytää pian uusi, tarkempi määritelmä. Kilogramma on osa monissa vakioissa ja sen tarkka arvo vaikuttaa kovin moneen, joten se on eräs tärkeimmistä ja perustavimmista yksiköistä. Siksi se pitää saada kuntoon.

Tätä pohditaan ensi viikolla Kaliforniassa alkavassa 26. kansainvälisessä painojen ja mittojen konferenssissa. Kokouksessa tullaan sitomaan kilogramma Planckin vakioon: se on luonnon perusvakio, joka kuvaa sitä miten sähkömagneettinen säteily syntyy tietyn suuruisina kvantteina, joiden energia on suoraan verrannollinen säteilyn taajuuteen. Vakion arvo on 6,62606957 x 10^-34 J s, ja kun toinen yksiköistä – Joule – voidaan ilmaista myös muodossa kg·m²/s², on Planckin vakio mahdollista ilmaista kilogrammaa lukuun ottamatta erittäin tarkasti määriteltyjen SI-yksiköiden (metri ja sekunti) avulla.

Ongelmana on vain se, että vakiota ei tunneta niin tarkasti kuin fyysikon haluaisivat. Siksi jo jonkin aikaa ilmassa ollutta ajatusta Planckin vakion kilogramman naittamisesta on lykätty, kunnes ensi viikolla todennäköisesti kokous tekee päätöksen kilogramman uudesta määrittelystä. Tosin kyse on siitä, että mikäli arvon tarkentuminen jatkuu nykyisellä vauhdilla, on se tarpeeksi tarkka vuonna 2018, jolloin Pariisin kilon malli voidaan viimein siirtää museoesineeksi.

Tähtikartoittaja Gaia, Euroopan avaruusjärjestön seuraava tiedesatelliitti, on parhaillaan Kouroun avaruuskeskuksessa valmisteltavana laukaisuun. Sen piti tapahtua 20. marraskuuta, mutta nyt lokakuun 22. päivänä pidetyssä kokouksessa päätettiin, että laukaisua siirretään alustavan arvion mukaan noin kuukaudella eteenpäin. Satelliitin muutamia osia tullaan vaihtamaan Kouroussa tehtyjen testien perusteella, sillä tutkijat sekä insinöörit haluavat olla varmoja siitä, että Gaia tulee toimimaan moitteetta avaruudessa.

Gaian tiedejohtaja, ESAssa työskenteleväTimo Prusti, ilmoitti asiasta tänään ja lupasi selvittää lykkäykseen johtuneita syitä lähipäivinä, kun laukaisun siirtämisestä aiheutuvat kiire hellittää.

Tällä sivulla seurataan laajemminkin Gaian valmistelua, laukaisua, käyttöönottoa avaruudessa ja ensimmäisiä tuloksia tästä alkaen, Kirjoittajina ovat Prustin lisäksi Gaian tutkijaryhmässä asteroidihavaintoja käsittelevän suomalaisryhmän vetäjä Karri Muinonen sekä ryhmän jäsenet ja Tiedetuubin Jari Mäkinen.

Otsikkokuvassa on jo Gaia testissä Kouroun puhdastilassa, missä Gaian suuri aurinkosuoja avattiin ja suljettiin viimeisen kerran ennen matkaan lähtöä. Tämän testin lisäksi Gaialle tehdään suuri joukko muita testejä, ja joissain näistä on löytynyt jotain. Löytö ei välttämättä ole varsinainen vika, vaan voi olla myös pelkkä epäilys siitä, että kaikki ei ole aivan kuten on suunniteltu.

Huima taivaan kartoittaja

Ensi alkuun kuitenkin tarkempi kuvaus siitä, mikä Gaia on: se on tarkasti tähtien paikkoja taivaalla mittaava avaruuskaukoputki, jonka tekemien havaintojen perusteella tähtitieteilijät tulevat tekemään tarkimman koskaan koostetun kartan taivaasta. Nykytekniikan avulla kartasta tulee kolmiulotteinen malli omasta galaksistamme sekä sen noin tuhannesta miljoonasta tähdestä.

"Monet sanovat, että tähtien kartoittaminen ei ole mitenkään seksikäs aihe, mutta he sanovat niin ennen kuin ovat kuulleetkaan Gaiasta ja siitä, mitä se pystyy tekemään", sanoo Timo Prusti.

"Gaia näkee tähtiä, jotka ovat noin 400 000 kertaa heikompia kuin voimme nähdä paljain silmin. Se pystyy määrittämään niiden sijainnin 24 mikrokaarisekunnin tarkkuudella, eli yhtä tarkasti kuin voisimme nähdä hiuksen noin 1000 kilometrin päästä."

Havaintojen avulla voidaan laskea lähimpien tähtien etäisyydet huimalla 0,001% tarkkuudella. Linnunradan keskustassa noin 30 000 valovuoden päässä olevien tähtien etäisyydet voidaan määrittää noin 20% tarkkuudella, mikä on huima parannus nykyiseen.

"Samalla kun Gaia tarkkailee taivaan tähtiä sekä niiden sijaintia, sijainnin muutosta ja kirkkautta paljon tarkemmin kuin mikään havaintolaite aikaisemmin, se tulee todennäköisesti löytämään satoja tuhansia uusia kohteita, kuten esimerkiksi muita tähtiä kiertäviä planeettoja, niin sanottuja ruskeita kääpiöitä (suutariksi jääneitä tähtiä, joiden massa ei riittänyt sytyttämään niissä energiaa tuottavaa fuusioreaktiota) sekä aurinkokunnassamme olevia pienkappaleita, asteroideja ja komeettoja."

Gaia pystyy myös löytämään tähtiä, jotka ovat itse asiassa olleet aikaisemmin pienemmissä galakseissa, jotka Linnunrata on hotkaissut sisäänsä. Tähtien liikeratojen tarkalla selvittämisellä voidaan myös paikansaa pimeää ainetta, jota ei pysty havaitsemaan suoraan, mutta jota näyttää olevan kaikkialla.

"Vaikka päähuomio onkin omassa Linnunradassamme sekä sen tähdissä, Gaia näkee myös satoja tuhansia muita galakseja", Prusti jatkaa. "Mittaamalla kvasaareita Gaian avulla saadaan myös testattua Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa paremmin kuin koksaan aiemmin."

Suomalaiset vastaavat Gaian keräämistä asteroidi- ja pienkappaletiedoista. Kun Gaia kartoittaa taivasta automaattisesti, se havaitsee samalla paljon Aurinkokunnassamme olevia kohteita, joiden joukossa tulee olemaan varmasti paljon aiemmin tuntemattomia kohteita. Koska Gaia katselee avaruuteen varsin kaukana avaruudessa, se näkee myös Maan radan sisäpuolelle paikkoihin, mihin maapallolla tai sen ympärillä olevat havaintolaitteet eivät näe.

Näitä kohteita etsitään ja paikannetaan suomalaistekoisella ohjelmistolla. Se on tehty Helsingin yliopiston observatoriossa, missä myös omituiset havainnot käsitellään. Voi siis olla, että tietojen joukosta löytyy myös uusia, mahdollisesti vaarallisiakin pienkappaleita, jotka voisivat törmätä Maahan!

En tiedä onko Peter Higgs (kuvassa oikealla) odottanut useaan kertaan lokakuussa puhelimen vieressä, mutta hänellä olisi ollut syytä. Higgsin hiukkanen on ollut puheissa pitkään ja nyt CERNin hiukkaskokeiden ansiosta puheille on perustaakin: teoreettisesti ennustettu hiukkanen, jonka oletetaan antavan aineelle sen massan, todistettiin viime vuonna erittäin todennäköisesti Euroopan hiukkastutkimuskeskus CERNin uudella LHC-kiihdyttimellä sekä sen kahdella koelaitteella.

Higgsin nimeä kantava hiukkanen on hyvin tärkeä osa niin sanottua standarimallia, joka on tämänhetkinen teoria aineen perusrakenteelle ja aineen perusrakennehiukkasten välisille vuorovaikutuksille. Sen rooli on tärkeä siinä mielessä. että sen takana oleva niin sanottu Higgsin kenttä selittää todennäköisesti alkeishiukkasten massan olemassaolon. Siksi sitä on myös kutsuttu "jumalhiukkaseksi", koska se on niin tärkeä.

Kyse on siis siitä, miksi aineella on massaa ja mitä massa sinällään oikein on. Koska Higgsin salaperäinen hiukkanen on hyvin hankala jäljitettävä, pitää laitteiden olla hyvin kookkaita ja törmäysenergian hyvin suuri. Siksi hiukkasta ei ole saatu esiin ennen CERNin suurta LHC-kiihdytintä.

Ja niinpä Peter Higgs sai nyt ansaitsemansa palkinnon, tosin yhdessä François Englertin kanssa. Kaksikko on tehnyt paljon työtä yhdessä ja molempien ottaminen mukaan palkintoon oli oikeus kohtuus, vaikka metsästetty hiukkanen onkin nimetty Higgsin mukaan.

Peter Higgs on Edinburghin yliopiston emeritusprofessori, joka kiinnostui massasta jo opintoaikoinaan 1960-luvun alussa.

François Engelert, joka on nyt Brysselin vapaan yliopiston emeritusprofessori, oli mukana kirjoittamassa Higgsin kanssa vuonna 1964 julkaistua artikkelia, missä lähestyttiin niin sanottua paikallista mittakenttäteoriaa uudella tavalla ja esitettiin, että sen bosonit (etenkin Z ja W) voisivat saada nollasta poikkeavan massan spontaanin symmetriarikon vuoksi. Koska Higgs oli näitä ensinnä ehdottanut, nimettiin tapahtumakulku Higgsin mekanismiksi ja se ennusti ns. Higgsin kentän ja Higgsin bosonin olemassaolon.

Nämä ovat nykyisin siis olennainen osa hiukkasfysiikkaa ja muodostavat pohjan koko laajemmalle fysikaaliselle kuvalle siitä, miten maailmakaikkeus toimii.

Monista yrityksistä huolimatta Higgsin hiukkasta ei oltu saatu näkyviin hiukkaskokeissa, ennen kuin CERNin LHC-kiihdyttimellä saatiin aikaan tarvittavan suuria törmäysenergioita. Heinäkuun 4. päivänä 2012 CERNin kahden suurimman koelaitteen (ATLAS ja CMS) tutkijaryhmät ilmoittivat saaneensa toisistaan riippumatta tuloksia, jotka voitiin selittää vain Higgsin hiukkasen avulla. Tulosten mukaan hiukkasen massa oli noin 125 GeV/c2, eli 113 kertaa protonin massa. Tämä osuu varsin tarkasti ennusteisiin, joten todennäköisyys Higgsin hukassa olleen hiukkasen löytymiseen oli äärimmäisen suuri.

Kansainvälinen tutkimuskonsortio on ehdottamassa Suomeen rakennettavaksi suurta neutriinoteleskooppia, joka olisi maailmanlaajuisesti ainutlaatuinen mittalaite. Kyseessä olisi suurin yksittäinen kansainvälinen tiedehanke Suomessa ja nostaisi suomalaiset neutriinotutkimuksessa samaan asemaan, missä CERN on hiukkasfysiikassa.

Tämän LAGUNA-teleskoopin sijoituspaikka olisi Pyhäsalmen kaivos, noin puolivälissä Jyväskylästä Ouluun vievän tien varressa. Kaivos on Euroopan eräs syvimmistä kaivoksista, missä on louhittu kuparia ja sinkkiä jo yli 50 vuoden ajan. Aluksi maan pinnalta avolouhoksena, mistä vuosien varrella sitä on syvennetty vaiheittain aina 1,4 kilometrin syvyyteen. Nykyisin kaivoksesta louhitaan vuodessa noin 1,4 miljoonaa tonnia malmia, mutta tuotanto on pian loppumassa, joten LAGUNA voisi pitää paikkaseudun vilkkaana.

Pyhäsalmen kaivoksen suuri etu on myös se, että kaivos on erittäin hyvässä kunnossa ja siisti. Siellä on kovapintaisia, hyviä käytäviä ja halleja, joissa tosin pienten henkilöautojen sijaan on suuria kaivostraktoreita, kuorma-autoja, poralaitteita ja muutamia maastoautojakin, sinistä valoaan vilkuttavat lyhyet valomastot katoillaan. Ja on myös työmaaruokala, sosiaalitiloja ja tupakkanurkkaus, ihan kuin olisi missä tahansa teollisuustilassa.

Tähtäimessä alkeishiukkanen

Siinä missä mainarit kaivavat syvyyksistä tonnikaupalla malmia, on tutkijoiden tähtäimessä suurempi asia: koko maailmankaikkeus.  Avain siihen on kuitenkin erittäin pieni alkeishiukkanen nimeltä neutriino. 

Neutriino on eräs alkeishiukkasista ja niitä on todella paljon. Noin 65 miljardia neutriinoa kulkee jokaisen kehosi neliösentin lävitse joka sekunti. Siis 65 miljardia joka sekunti jokaisen neliösentin läpi. Ja tässä ovat vain Auringon tuottamat neutriinot. Lisäksi kosmiset säteet tuottavat niitä ilmakehään törmätessään ja maankuoressa itsessäänkin syntyy paljon neutriinoita, kun radioaktiiviset aineet hajoavat. Ja sitten vielä big bang - maailmankaikkeuden alussa syntyi niin paljon neutriinoita, että se on maailmankaikkeuden yleisin alkeishiukkanen heti fotonin jälkeen.

"Nykyfysiikassa on pienenpieni ongelma", valittelee David Wark, neutriinotutkija Rutherford Appleton -laboratoriosta, Iso-Britanniasta. "Nimittäin emme tiedä mistä kaikki aine on peräisin. Ymmärrämme varsin hyvin fysiikan peruslait, jotka määrittelevät sen miten alkeishiukkaset toimivat; kun mittaamme miten ne käyttäytyvät ja ovat keskenään, niin saamme suurimmalle osalle hiukkasista täsmälleen oikeat vastaukset teoriasta, jota kutsumme standardimalliksi."

"Meidän mieltämme vaivaa kuitenkin yksi asia: nimittäin jos koitamme laskea näiden teorioiden mukaan maailmankaikkeuden alkua, niin emme saa lainkaan ainetta. On kuitenkin selvää, että ympärillämme on ainetta, aika paljonkin, ja me itsekin olemme ainetta, joten mistä ihmeestä se on tullut?"

Wark kertoo, että fyysikot koittavat etsiä nyt erilaisia paikkoja fysiikan perusteista, joissa voisi olla luuraamassa lakeja joita emme vielä tunne. Ja yksi tällainen tuntematon alue on neutriinojen tuntemus: "Emme tiedä niistä vielä paljoakaan. Pystymme havaitsemaan niitä, mutta niitä on tavattoman vaikeaa mitata, joten emme ole pystyneet tutkimaan niitä lähellekään niin tarkasti kuin muita alkeishiukkasia. Toivommekin, että sitten kun tunnemme paremmin neutriinon ominaisuuksia, niin voimme paikata teorioitamme ja lopulta ymmärtää miten maailmankaikkeus on sellainen kuin se on."

Kallio suojaa ja sinne on hyvä rakentaa

Warkin puheet muistuvat helposti mieleen, kun ajaa maastoautolla kaivoskäytävässä. Ajovalot tukevat pimeyteen ja auto heiluu hieman epätasaisella lattialla. Muutaman minuutin ajon jälkeen saavumme tunnelin päähän, kymmenkunta metriä korkeaan ja leveään syvennykseen. 

Tuntuu siltä, että olemme tosiaankin syvällä, siis tosi syvällä maan alla, kun kiveä on joka puolella ja tunneleissa kaikuvat kaukana menevien ajoneuvojen äänet. Kivi seinä on myös selvästi lämmin: maan sisällä on kuumaa.

"Olemme nyt täällä noin 1400 metrin syvyydessä ja yhteiseurooppalaisessa Laguna-hankkeessa suunnitellaan tänne syvälle maan alle sijoitettavaa neutriinoja havaitsevaa instrumenttia", sanoo Marko Aittola, Laguna-neutriinoteleskooppihankkeen projektipäällikkö.

"Nämä neutriinohavaintolaitteet täytyy sijoittaa syvälle maan alle, suojaan ympäröivältä taustasäteilyltä, koska silloin päällä oleva kivikerros suojaa laitetta ylimääräiseltä säteilyltä. Näin voidaan havaita vain neutriinoja, jotka kulkevat maan kuoren läpi tänne ilmaisimeen."

Neutriinot vuorovaikuttavat muun aineen kanssa niin huonosti, että ne voivat kulkea teoreettisesti valovuosia paksun seinän läpi noin vain. Mutta koska niitä on niin valtavasti, niin sattumalta jokunen saa aikaa reaktion jopa sinunkin sisälläsi aina silloin tällöin - ei mitään paniikkia, siitä ei ole mitään vaaraa.

"Neutriinot vuorovaikuttavat ainoastaan heikolla vuorovaikutuksella, niitä syntyy radioaktiivissa reaktiossa ydinreaktioissa, kun ne syntyvät ne läpäisevät aineen kuin tyhjää vain, siksi niitä on niin vaikea havaita. mm aurinko tuottaa valtavia määriä", selittää Kari Rummukainen, Helsingin yliopiston fyysikko.

"Jotta niitä voidaan havaita pitää olla valtavan suuria, massiivisia instrumentteja, siksi tässä Lagunassakin tutkitaan suuruusluokaltaan olevia sata metriä olevia laitteita."

Sata tuhatta tonnia tuikeöljyä?

Jos kerran neutriinot ovat niin hankalia havaita, niin kuinka ihmeessä sellaisia saadaan kiinni ja voidaan analysoida?

"Se tapahtuu niin että meillä on jotain kirkasta ainetta, vettä tai öljyä, tuikeainetta, johon neutriino osuu yhteen atomiin ja siitä tule valontuikahdus ja sitä havaitaan valomonistinputkin, mutta ainetta pitää olla tonneja ja suunnitteilla olevissa laitteissa 10 000 - 100 000 tonnia."

Se, miten neutriinoita havaitaan, riippuu laitteen tekniikasta. Joka tapauksessa tuikahdus kertoo energiasta, ja kun voimme nähdä mistä tuikahdus menee, tiedetään mistä se tulee. "Neutriinoja on kolmea eri lajia, niitä syntyy eri reaktiossa eri lajisia, ja siitä millainen tuikahdus tulee tiedämme millainen neutriino oli kyseessä."

Tarkemmin sanottuna neutriinot voivat olla elektronin kaltaisia, myonin kaltaisia ja tau-leptonin kaltaisia neutriinoita, nämä viittaavat suoraan näihin elektronin kaltaisiin hiukkasiin. "Yleensäkin hiukkasfysiikassa on aina kolme sukupolvea eri hiukkasia", jatkaa Rummukainen. "Ja neutriinolla on sellainen mielenkiintoinen ominaisuus, että kun niitä syntyy, ne ovat tietyntyyppisiä, mutta ne voivat muuttaa olomuotomaan matkalla." 

Kyse on niin sanotusta neutriino-oskillaatiosta, joiden tarkempaa olemusta ei toistaiseksi tunneta. Yksi tärkeimmistä Lagunalla selvitettävistä asioista on juuri nämä neutriino-oskillaatiot. "Jotta varmasti löytäisimme nämä kaikki ns, kriittisen parametrit, tarvitaan tällainen noin kymmenen kertaa aikaisempia neutriinokokeita suurempi havaintolaite."

Neutriino-oskillaatioiden selvittämiseksi tarvitaan neutriinoita, joiden ominaisuudet tiedetään täsmällee. Siksi Sveitsissä, Eurooppalaisessa hiukkastutkimuskeskuksessa CERN on laitteisto, jolla voidaan valmistaa juuri halutunlaisia, täsmälleen samanlaisia  neutriinoja. Sellaisia, joiden ominaisuudet tunnetaan täsmällisesti. 

Kun nämä neutriinot suunnataan maapallon kuoren läpi suoraan Pyhäsalmen kaivokseen, on etäisyys juuri oikea oskillaatioiden havaitsemiseen. Teorian mukaan paras välimatka olisi 2500 kilometriä, ja Pyhäjärvi sijaitsee 2300 kilometrin päässä CERNistä. "Se on aivan täydellistä", huokaisee Rummukainen.

Tänään Tukholmassa julkistetun hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin IPCC:n raportin mukaan lämpötilan nousu maailmanlaajuisesti on pahimmillaan lähes viisi astetta.

IPCC:n uusimman raportin ilmastotiedettä käsittelevä ensimmäinen osa hyväksyttiin tänään IPCC:n kokouksessa Tukholmassa ja siinä esitetyn vakavimman tulevaisuuskuvan mukaan maapallon keskilämpötila voi nousta vuosisadan loppuun mennessä lähes viisi astetta. Kansainvälisesti asetettu tavoite lämpötilan nousun rajoittamisesta kahteen asteeseen edellyttäisi kasvihuonekaasupäästöjen rajua vähentämistä.

Raportissa arvioidaan neljää uutta kasvihuonekaasuskenaariota. Näistä vaihtoehdoista vakavin, nykytahdilla kasvavat kasvihuonekaasupäästöt, johtaisi maapallon keskilämpötilan kohoamiseen viime vuosikymmenten tasoon verrattuna lähes kolmesta viiteen astetta vuoteen 2100 mennessä. Jos taas päästöt onnistuttaisiin kääntämään nopeaan laskuun jo vuoden 2020 tienoilla, lämpötila nousisi silti noin asteen.

Raportissa tuodaan painotetusti esiin merien merkitys ilmastonmuutoksessa, sillä yli 90% lisääntyneestä lämmöstä varastoituu valtameriin.

”On tärkeää tiedostaa, että ilmakehän lämpeneminen on ainoastaan yksi merkki ilmastonmuutoksesta. Nyt meillä on syvällisempää tietoa myös merien merkityksestä”, toteaa Ilmatieteen laitoksen pääjohtaja ja Suomen IPCC-ryhmän puheenjohtaja Petteri Taalas.

Lämmön varastoituminen meriin selittää osaksi sen, että ilmakehän lämpeneminen ei etene tasaisesti. Ilmastossa esiintyy vuosien ja vuosikymmenten välistä luonnollista vaihtelua, jolloin lämpeneminen välillä kiihtyy ja välillä hidastuu.

Jäätiköiden sulaminen ja meriveden lämpölaajeneminen nostavat merien pintaa. Valtamerien pinta on kohonnut aikavälillä 1901–2010 keskimäärin 1,7 mm vuodessa, vuosina 1971–2010 2,0 mm vuodessa ja vuosina 1993–2013 keskimäärin jo 3,2 mm vuodessa. Merenpinnan nousu kiihtynee ja jatkuu vuosisatoja. Merien on havaittu myös happamoituvan, kun ne sitovat ilmakehän lisääntyvää hiilidioksidia.

Ilmastonmuutos voimakkainta arktisella alueella

Maapallon lämpötila on kohonnut keskimäärin 0,85 astetta vuodesta 1880. Lämpenemisen tahti on ollut kiihtyvää: raportin mukaan viimeiset kolme vuosikymmentä ovat olleet maailmanlaajuisesti lämpimämpiä kuin yksikään aikaisempi vuosikymmen vuodesta 1850 alkaen.

Raportti vahvistaa tietoa, että ilmastonmuutoksen eteneminen näkyy voimakkaimmin pohjoisilla alueilla. Havaintotietojen mukaan arktisen merijään vuosittain peittämä alue on pienentynyt. Myös kevään lumipeite pohjoisella pallonpuoliskolla on kutistunut. Lumi- ja jääpeitteen vähenemisen arvioidaan jatkuvan tulevaisuudessa.

Tieteen viesti päättäjille yhä vahvempi

Ilmastonmuutoksen tieteelliseen taustaan keskittyvä ensimmäinen osaraportti vahvistaa entisestään IPCC:n vuosina 1990, 1995, 2001 ja 2007 julkaisemissa raporteissa esille tulleita tutkimustuloksia ilmastonmuutoksen etenemisestä.

”Tiedemaailma on heittänyt pallon meille päätöksentekijöille. Tosiasioiden tunnustaminen ei esiteltyjen faktojen valossa pitäisi olla vaikeaa. Nykyisen päästökehityksen tuloksena syntyvää maailmaa ei toivo kukaan. Kuten raportissa todetaan, päästöt on saatava roimaan laskuun jo ennen vuotta 2020 ja puoliintumaan vuoteen 2050 mennessä. Tämä vaatii rohkeita ja vastuullisia päätöksiä sekä kansallisesti että kansainvälisesti, kuten 2015 Pariisissa hyväksyttäväksi tuleva globaali ilmastosopimus”, ympäristöministeri Ville Niinistö sanoo.

IPCC:n viides arviointiraportti koostuu nyt julkistetun raportin ohella ilmaston muutosten vaikutuksia sekä niihin sopeutumista ja ilmastonmuutoksen hillintää käsittelevistä raporteista. Nämä valmistuvat maalis–huhtikuussa 2014. Kaikkien osaraporttien yhteenveto valmistuu syksyllä 2014.

IPCC on hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli (Intergovernmental Panel on Climate Change), jonka ovat kutsuneet koolle Maailman ilmatieteen järjestö WMO ja YK:n ympäristöohjelma UNEP. Paneelin tavoitteena on tukea ilmastopoliittista päätöksentekoa. Sen tehtäviin kuuluu mm. arvioida ilmastonmuutosta ja sen vaikutuksia koskevaa tieteellistä tietämystä sekä erilaisia muutoksia rajoittavia toimenpiteitä. Raportin tekoon osallistui vuosina 2010–2013 noin 831 kirjoittajaa, joista viisi oli Suomesta.

Teksti perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen.

Glideriksi, eli suomalaisittain liitimeksi kutsuttu laite on automaattinen miehittämätön vedenalainen tutkimusrobotti, jota kauko-ohjataan maista tai laivalta käsin.

Liikkuessaan laite kerää meren fysikaalista tilaa koskevia mittaustuloksia pitkin reittiä, joka laitteelle annetaan etukäteen. Laite lähettää mittaustuloksia satelliitin välityksellä maihin ja taltioi niitä muistiinsa.

Liitimen aikaisempi, valtameriversio matkasi itsenäisesti Atlantin poikki vuonna 2009, sellaiset voivat sukeltaa aina tuhannen metrin syvyyteen asti ja kulkea tuhansia kilometrejä ja useita kuukausia yhtäjaksoisesti.

Nyt Ilmatieteen laitos tutkii sen uudempien, pienten versioiden käyttöä myös Suomen lähivesillä. Tavoitteena on rakentaa yhteiseurooppalainen kauko-ohjattavien vedenalaisten merentutkimuslaitteiden infrastruktuuri, jonka avulla saataisiin edullisesti ja tehokkaasti mittaustietoa meristä koko ajan.

Jotta liitimen soveltuvuus matalan ja rantaviivaltaan moninaisen Itämeren oloihin tiedettäisiin, niitä testattiin nyt 11.–18. syyskuuta tutkimusalus Arandalla Selkämerellä ja Saaristomerellä.

Arandan tutkimusmatkalla testattiin Kanarian saarilla toimivan PLOCAN-laitoksen glideria Itämeren oloissa yhdessä espanjalaisten asiantuntijoiden kanssa. Liidintä ohjattiin erilaisissa olosuhteissa ja kokeet onnistuivat hyvin. Ilmatieteen laitoksen yhteistyö Gran Canarialla toimivan PLOCAN:n asiantuntijoiden kanssa on jatkunut jo parin vuoden ajan ja sitä on tarkoitus laajentaa.

PLOCAN:n liitimet tekevät Kanarian saarten vesillä säännöllisesti neljä kahden kuukauden tutkimusjaksoa vuodessa ja keräävät arvokasta tietoa meren tilasta.

Tyypillisin tapa rintasyövän seulonnassa ja tutkinnassa on rinnan röntgenkuvaus. Vaikka kuvauksessa käytettävä säteilyannos on hyvin pieni, olisi luonnollisesti parasta, mikäli tutkimus voitaisiin tehdä ilman röntgenkuvausta.

Niinpä Tampereen teknillisen yliopiston lisensiaatti Risto Joro on tutkinut väitöstyössään säderasitteetonta, potilasta koskematonta ja veretöntä rintasyövän tutkimusmenetelmää. Sitä voitaisiin käyttää nykyisten kuvantamismenetelmien rinnalla, jolloin nykyisten seulontamenetelmien diagnostiikan osuvuus ja tarkkuus paranisivat.

Joron tutkima menetelmä perustuu fysiologisten ilmiöiden havainnointiin ja mittaamiseen jaksottaisessa kuvasarjassa.

"Potilaan iholta mitataan lämpötilavaihteluja, joiden perusteella voidaan tunnistaa kudosten verenkiertoprofiili rinnan anatomiaan kohdistaen", kertoo Joro. "Havaintojen avulla on mahdollista paikantaa rinnan poikkeavat rakenteet ja vertailla tuloksia radiologisiin tutkimuksiin".

Eri kudosten väliset lämpötilamuutokset voidaan tunnistaa, kun herkät mikrometriaallonpituusalueelle soveltuvat kamerat yhdistetään kehittyneisiin kuvankäsittely- ja taajuusanalyysimenetelmiin. Tällä kuvantamismenetelmällä voidaan todeta rintasyövän aiheuttamat fysiologiset muutokset jo ennen kuin nykykuvantamismenetelmin pystytään toteamaan kudoksen rakenteellisia muutoksia.

Joro esittää väitöstyönsä tulosten pohjalta hypoteesin toimivasta menetelmästä kamera-potilasalustoineen, kuvankäsittelyineen sekä taajuusanalyyseineen, jossa kudoserottelu tuodaan esiin kohdentaen analyysitulokset kuvattavan anatomiseen karttaan. Joron lääketieteellisen tekniikan alaan kuuluva väitöskirja "New Approaches to Detect Breast Cancer by Sequential µm-Area Imaging" tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina 27.9.2013.

Lokakuu on roosa kuukausi

Alkava lokakuu on jälleen Roosa nauha -keräyksen kampanjakuukausi. Roosa nauha on rintasyövän vastaisen taistelun symboli ympäri maailman. Suomessa joka vuosi yli 4800 naista sairastuu rintasyöpään ja yli 850 naista menehtyy sairauteen. Tärkein ja tehokkain tapa syövän hoidossa on sen löytäminen mahdollisimman aikaisessa vaiheessa. Sen vuoksi Suomessa järjestetään ilmainen rintasyöpäseulonta kahden vuoden välein 50–69-vuotiaille naisille.

Artikkelin uutisteksti perustuu TTY:n tiedotteeseen.

Brittiläinen taiteilija Joseph Wright tunsi 1700-luvun lopulla monta keksijää, teollisuusmiestä, insinööriä ja luonnontieteilijää, jotka kuuluivat birminghamilaiseen Lunar Societyyn. Valistuksen ajan periaatteita noudattaen yhdistyksen jäseniä kiinnosti tieteellisen tiedon soveltaminen yhtä lailla kasvatukseen, teollisuustuotantoon, lääketieteeseen kuin kaivostoimintaan ja liikenteeseenkin.

Yhdistys sai nimensä siitä, että se kokoontui vain täydenkuun aikaan, sillä monet jäsenet saapuivat matkojen takaa ja katuvalojen puuttuessa öinen matkustaminen oli vaarallista.

Elettiin tieteen syntyaikaa. Suljettujen tiedeyhdistysten ohella julkiset tiedeluennot olivat tulleet muotiin ja niihin osallistui varsin kirjavaa yleisöä. Skotlantilainen tiedemies ja tähtitieteilijä James Ferguson piti kesällä 1762 luentosarjan, johon taiteilija Wrightkin luultavasti osallistui, sillä tilaisuuteen myi lippuja hänen naapurinsa, kellomaakari, geologi ja insinööri John Whitehurst.

Havainnollistaakseen sanottavaansa Fergusonilla oli tapana käyttää erilaisia koneita ja instrumentteja luennoillaan. Wrightia luennot innoittivat niin, että hän teki aiheesta maalauksen (Joseph Wright: Filosofi luennoi Orreryn äärellä; lamppu kuvastaa Aurinkoa (A Philosopher lecturing on the Orrery, in which a Lamp is put in the Place of the Sun) 1764–66). Maalauksen nimi kertoo, että kyseessä on demonstraatio planeettojen liikkeestä Auringon ympäri. Samalla selitettiin auringonpimennysten syntyä ”orreryn”, eräänlaisen mutkikkaan telluurion avulla. Se on mekaaninen koje, joka havainnollistaa planeettojen ja Kuun liikkeitä.

Taiteilija ei maalannut yhtä tiettyä luentoa, eivätkä henkilöt ole tunnistettavia. Tosin muistiinpanoja tekevä mies on tunnistettu yhdeksi taiteilijan ystävistä. Tämä Peter Perez Burdett oli myös monialainen mies: maanmittari, matemaatikko ja taiteilija. Muiden hahmojen henkilöydestä on vain hyviä arvauksia. Keskushahmolle, filosofille, taiteilija antoi vuosikymmeniä aikaisemmin kuolleen Sir Isaac Newtonin piirteitä.

Taulussa katsojat ovat ihmeissään ja haltioituneita uudesta newtonilaisesta maailmanjärjestyksestä. Heidän valaistuneet kasvonsa nousevat taustalla vallitsevasta tietämättömyyden pimeydestä, jolle he ovat kääntäneet selkänsä nähdessään Tieteen valon. He kokevat Val(a)istuksen (Enlightenment) sekä fyysisessä että henkisessä mielessä.