Ari Brozinskin kooste: Reet Tiirmaa, Väinö Puura, Alvar Soesoo, Sten Suuroja, Ari Linna

Törmääviä taivaankappaleita

Aurinkokunnan planeettojen varhaishetket ovat olleet täynnä katastrofeja, jotka ovat aiheutuneet taivaankappaleiden keskinäisistä törmäyksistä. Aurinkokunnan alkuhetkiä seuranneen rauhallisemman, 4,5 miljardia vuotta kestäneen, kehityksen aikana pienemmät – asteroidien, komeettojen, meteoridien ja kosmisen pölyn aiheuttamat – törmäykset ovat olleet melko tavallisia. Jos planeetoilla on heikosti kehittynyt ilma- ja vesikehä, kuten Kuulla ja Merkuriuksella, impakteissa syntyy maljan mallisia kraattereita ja laajoja kakkuvuokaa muistuttavia painanteita, joissa on isostaattisesti ylös kohonnut keskuskohouma. Monet näistä piirteistä ovat peräisin 3-4 miljardin vuoden takaa. Hyvin kehittynyt ilma- ja vesikehä hidastaa useimpia niihin ajautuvia taivaankappaleita, ja vain suurimmat kappaleet voivat säilyttää niillä avaruudessa olleen kosmisen nopeutensa putoamispaikalle asti; iskeytymishetkellä niiden liike-energia vapautuu räjähdyksenä, mikä johtaa murskaantuneiden, shokkimetamorfoosin läpikäyneiden kivien ja meteoriittikraatterien syntyyn.

Kaksi kraatterityyppiä

Kaikki aurinkokuntamme kraatterit eivät kuitenkaan ole impaktikraattereita, vaan osa kraattereista on syntynyt tulivuorten purkauksissa: Marsissa on molempia kraatterityyppejä, ja Maassa tulivuorikraatterit ovat impaktikraattereita yleisempiä – pääosa maapallolta löydetyistä impaktikraattereista on tosin merten alla sedimenttikerrostumien suojissa tai mantereilla biologisten ja geologisten prosessien lähes tunnistamattomiksi häivyttäminä. Useimmiten vain nuorimmat meteoriittikraatterit on helppo tunnistaa, ja kraatterimaisten painanteiden todellisen alkuperän selvittäminen voi viedä kymmeniä vuosia.

Meteoriittitutkimus

Meteoriitit olivat ensimmäistä käsin kosketeltavissa olevaa maapallon ulkopuolelta peräisin olevaa ainesta. Niiden tutkimus, meteoriittitiede, alkoi 1800-luvun alussa. Tutkimuksessa käytettiin geologian (petrologia, mineralogia ja geokemia), kemian, fysiikan ja tähtifysiikan tutkimusmenetelmiä. Nykyisin tieteellisissä tutkimuslaitoksissa ja luonnonhistoriallisissa museoissa on laaja kokoelma erilaisia rauta- ja kivi-meteoriitteja. Niitä tutkimalla saadaan tietoa aurinkokunnan kiinteiden ainesten rakenteesta ja laadusta sekä niiden synty-olosuhteista, minkä avulla voidaan tehdä mallinnuksia aurinkokunnan synnystä ja sen kehityksestä. Maan (ja muiden kivikuoristen planeettojen) ytimen ja kuoren välissä olevan vaipan koostumus vastaa kivimeteoriittejä; rautameteoriittien koostumuksen on arvioitu antavan epäsuoraa tietoa maapallon ytimestä. Planeettamme kivikehän eri osien ja meteoriittien vertaileva tutkimus auttaa arvioimaan myös aurinkokuntamme muitten planeettojen kehitystä, oli kyse sitten planeettojen sisäosien tai niiden pintojen kivistä, ja olivat kulloinkin vallitsevat geologiset prosessit sitten magmaattisia, rapautumis- tai kerrostumisprosesseja.

Planetologia vertailee aurinkokuntamme planeettojen pinnanmuotoja ja sisäistä rakennetta sekä niiden vesi- ja ilmakehää.Planeettojen tutkimuksen ympärille on kehittynyt oma tutkimussuuntauksensa, planetologia (engl. Planetology), joka vertailee aurinkokuntamme planeettojen pinnanmuotoja ja sisäistä rakennetta sekä niiden vesi- ja ilmakehää. Planetologiaan luetaan meteoriittitieteestä tuttuja osia, mutta tutkimuskohteet ovat Maan ulkopuolella. Meteoriittitieteen perinteisiä lähtökohtia käytetään tutkittaessa planeettoihin kohdistuneiden meteoriittitörmäysten jälkiä ja meteoriittikraattereiden geologiaa sekä kehitettäessä teorioita ja menetelmiä planeettojen tektonisten, magmaattisten (sis. vulkaaniset prosessit) ja sedimentaatioprosessien tutkimiseksi. Avaruusohjelmat avaruusluotaimineen ovat tuoneet tähän tutkimukseen runsaasti uusia mahdollisuuksia.

Taivaankappaleiden törmäykset ovat harvinaisia tapahtumia, joita on vaikea ennustaa. Siitä huolimatta ne kuuluvat maapalloa monin tavoin muokanneisiin tapahtumiin. Niiden vaikutukset maapallon topografiaan ovat paikallisia, mutta vaikutukset ympäristön tilaan, maapallon elinolosuhteisiin ja sen eliöstöön voivat kohota suuriksi. Viimeisen sadan miljoonan vuoden ajalta kahden merkittävän eliökunnan kehityksessä tapahtuneen käännekohdan on ajateltu liittyneen meteoriitti-impaktiin, mikä antaa karkean ennusteen näiden satunnaisten tapahtumien esiintymistiheydestä. Tähtitieteen nykyiset tutkimusmenetelmät ja avaruusluotaimet tarjoavat mahdollisuuden asteroidien, komeettojen ja bolidien (useita sekunteja kestävien tähdenlentojen) liikkeiden seuraamiseen, ja niistä maapallolle kohdistuvia uhkia voidaan paikantaa, uhkien vakavuudesta voidaan esittää ennusteita ja uhkia voidaan kenties tulevaisuudessa ennalta ehkäistä.

Meteoriitti-impaktien jäljet

Suurten meteoriittien impaktit näkyvät planeettojen pinnoilla suurina kraattereina: maapallolta on löytynyt läpimitaltaan jopa 100 – 300 kilometrin suuruisia rakenteita, joiden breksioitunut ja shokkimetamorfoosin läpikäynyt kiviaines jatkuu useiden kilometrien – jopa kymmenien kilometrien – syvyyteen. Voimakkaimmat impaktit ovat aiheuttaneet ekologisia katastrofeja ja maapallon mitassa vaikuttaneita ilma- ja vesikehän muutoksia; tämä on toisaalta johtanut maapallon biosfäärin kehityksen merkittäviin käännekohtiin ja tarjonnut elämisen edellytyksiä uusille elämänmuodoille. Impakti, joka 65 miljoonaa vuotta sitten synnytti Jukatanin niemimaan ja Meksikonlahden alueella sijaitsevan Chicxulub-kraatterin, aiheutti niin mittavat ilmakehän muutokset – pöly lisääntyi, auringonsäteily väheni, ilma- ja vesikehän jäähtyivät ja sateet saattoivat muuttua happamiksi, että jopa yli puolet maapallon eliöjeista kuoli sukupuuttoon. Paleontologit olivat jo aiemmin havainneet tuon mesotsooisen – kenotsooisten maailmankauden rajalla eliökunnassa tapahtuneen merkittävän muutoksen, mutta vasta 1900-luvun lopulla se yhdistettiin Chicxulubin meteoriitti-törmäykseen.

Meteoroidi, meteoriitti vai meteori?

Planeettojen välisessä avaruudessa on suuri määrä meteoroideja, jotka ovat kiinteästä aineesta muodostuneita kappaleita, joiden läpimitta on useimmiten vain hiekanjyvän kokoluokkaa – osalla meteoroideja kuitenkin useita kilometrejä (jolloin niitä voidaan kutsua asteroideiksi). Maan ilmakehään tullessaan meteoroideissa tapahtuu höyrystymistä, jolloin ne synnyttävät tähdenlennon eli meteorin. Suurimmista meteoriiteista tuhoutuu höyrystymisen yhteydessä vain niiden pinta, mutta useimmat meteoridit ovat niin pieniä, että ne tuhoutuvat kokonaan joutuessaan alttiiksi ilman vastukselle. Hyvin kirkkaita, useita sekunteja kestäviä, tähdenlentoja sanotaan bolideiksi (tulipalloiksi), ja jos ilmakehään tulee runsaasti meteoreja, voidaan puhua meteori parvesta. Virolaiset Töraveren observatorion tutkijat ovat keränneet näistä ilmiöistä ”Bolide”-nimisen arkiston.

Maanpintaan osuvia meteoroideja kutsutaan meteoriiteiksi. Vain pienet meteoriitit tai meteoriitin kappaleet, joiden liike-energia on vaimennut meteoroidin läpäistessä ilmakehän, säilyvät ja ovat törmäyspaikoilta löydettävissä. Suurten meteoriittien liike-energia johtaa impaktiräjähdykseen, missä meteoriittiaines hajoaa ja sekoittuu ympäröivään maankamaraan – tai kulkeutuu savupilvien ja kaasun muodossa törmäys-paikan ulkopuolelle. Maailmankuulu virolainen astronomi Ernst Öpik oli laskelmineen yhtenä mukana todistamassa, että maahan törmäävän meteoriitin liike-energia aiheuttaa meteoriitin kaasuuntumista.

Maan pinnalta museoon

Meteoriittien tutkimuksen perinteisenä tavoitteena on löytää maan pinnalle tippuneita meteoriitteja ja tutkia niiden koostumusta ja rakennetta. Löydösmateriaali on varastoitu tieteellisiin kokoelmiin ja luonnonhistoriallisiin museoihin. Viroon törmänneiden meteoriittien historia alkaa vuodesta 1821, jolloin noin ihmisen pään kokoinen kivimeteoriitti putosi Tarton maakunnan pohjoisosassa Kaiaveren kylään. Tämän jälkeen on rekisteröity ainakin seitsemän meteoriitin putoaminen, ja pudonneista meteoriiteista viisi on löydetty. Nämä meteoriittikappaleet kulkeutuivat henkilöille (maanomistajille ja kirkonmiehille), jotka luovuttivat ne tieteellisiin kokoelmiin. Useimmista meteoriittien putoamisista on myös yksityiskoh¬taisia muistiinpanoja. Suomessa Nauvon Haverössä 2.8.1971 varastorakennuksen katon läpi nuottalaatikkoon tippunut timantteja sisältävä basalttinen ureiliitti-meteoriitti oli jo viisi minuuttia putoamisensa jälkeen paikalla olleiden käsissä (nykyisin se on näytillä Turun yliopiston geologian laitoksella).

Sulaa murskaa ja kiveä

Meteoriittien aiheuttamat kraatterit ovat maapallolla harvinaisia (niitä tunnetaan noin 200), mutta ne ovat yleisiä Kuussa, Merkuriuksessa, Marsissa, asteroideilla (pikkuplaneetoilla) ja useilla muilla taivaankappaleilla. Niiden aiheuttajat ovat avaruudesta ilmakehän läpi syöksyneitä meteoriitteja tai asteroideja. Suuret meteoriitit voivat säilyttää ilmakehän läpi kulkiessaan ison osan alkuperäisestä liike-energiastaan, joka vapautuu viimeistään törmäystä, meteoriitti-impaktia, seuraavassa räjähdyksessä: tämä murskaa ja sulattaa kiviä, aiheuttaa maanjäristyksiä ja tsunameja sekä jättää kiveen shokkimetamorfisia jälkiä. Tällaisen impaktin vaikutukset maapallon elämälle ja sen elinympäristöille voivat olla tuhoisat, ja maankamaraan voi sen myötä tulla vieraita aineksia. Eroosio hävittää maan pinnalla olevien törmäyskraatterien rakenteita, jolloin kraatterista saattaa jäädä jäljelle ainoastaan sen pohjalle impaktissa syntynyttä rikkoutunutta, breksioitunutta, kallioperää. Myöhemmät järvet, lahdet, sedimenttikerrostumat ja paikalle syntyvä kasvillisuus – kuten suot – voivat nekin kätkeä kraatterin. Sedimentit voivat myös konservoida kraatterin rakenteen – tämä tapahtuu useimmiten merten pohjilla; meteoriittikraattereita on löydetty muun muassa öljykenttien etsintöjen geofysikaalisissa mittauksissa.

Törmäyskraatterien ja meteoriittien tutkimus on alati ajankohtaista. Ne antavat meille välillistä tietoa Maan sisimpien osien koostumuksesta, mikä auttaa ymmärtämään maapallon ja muiden planeettojen geologisia prosesseja. Suurten asteroidien törmäykset voivat aiheuttaa eri elämänmuotojen joukkosukupuuttoja, joten ei ole ihme, että maapalloa mahdollisesti uhkaavien asteroidien tuhoamiseksi tai käännyttämiseksi ollaan laatimassa YK-vetoista toimintasuunnitelmaa. Sen takana on astronauttien ja kosmonauttien liitto, ja hankkeen ensimmäinen kokous pidetään vuoden 2007 toukokuussa Ranskan Strasbourgissa. Suomessa asteroidien mahdollista käännyttämistä on pohdittu muun muassa Helsingin yliopiston tähtitieteen laitoksella, missä dosentti Mikko Kaasalaisen on tutkinut matemaattisesti, miten auringosta asteroidille tulevan energian epätasainen jakautuminen vaikuttaa asteroidin kiertorataan.

Kirjoittamista ovat tukeneet: Viron sisäasiainministeriö ja EU:n Aluekehitysrahasto Etelä-Suomen ja Viron Interreg IIIA -ohjelman yhteydessä sekä Länsi-Suomen lääninhallitus ja K.H. Renlundin säätiö.