Ero sivun ”Lumipallomaa” versioiden välillä
| [katsottu versio] | [katsottu versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
Merkkaukset: Mobiilimuokkaus mobiilisivustosta |
käännösvirheitä korjattu ja varmentamatonta tekstiä karsittu; artikkelin rakennetta jaksotettu uudelleen (vielä on kyllä paljon tekemistä, ennen kuin tästä tulee hyvä artikkeli) |
||
Rivi 2:
[[Kuva:AntarcticaDomeCSnow.jpg|thumb|right|350px|Lumipallomaan pinta voisi näyttää samalta kuin Antarktiksen pinta.]]
'''Lumipallomaa''' ({{k-en|Snowball Earth}}) tai "valkoinen Maa" (engl. ''White Earth'') on teoria, jonka mukaan [[Maa]]n pinta jäätyy kokonaan, jos Maan pinta kylmenee tarpeeksi ja [[jäätikkö|jäätiköt]] etenevät noin 30° [[leveysaste]]elle, jonka jälkeen jäätikön kasvu alkaa kiihdyttää itseään ja Maa peittyy kokonaan kilometrien paksuiseen jäävaippaan. Kun Maan (tai muun sopivan planeetan) lämpötila laskee, jäätiköt laajenevat. Suuret jäätiköt heijastavat Auringon lämpöä pois enemmän kuin pienet, ja tämä alentaa koko Maan pintalämpötilaa. Tämä kehitys jatkuu, kunnes koko Maa on jään peitossa. Merien syvyydet pysyvät lämpiminä, koska Maan sisästä tulee [[
Maan jäätyminen pysäyttää levien ja kasvien [[hiilidioksidi]]a hapeksi muuttavan [[yhteyttäminen|yhteyttämisen]] sekä tulivuorista purkautuvan hiilidioksidin sitoutumisen sään vaikutuksesta karbonaattikiviin, ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvaa ajan mittaan. Tällöin [[kasvihuoneilmiö]] voimistuu ja jäät sulavat pois. Maa pysyy tämän jälkeen hetken melko kuumana siihen asti kunnes hiilidioksidi sitoutuu Maan kiviin hiileksi. Maan on väitetty olleen jäässä [[prekambri]]kaudella [[huronin jääkausi|Huronin jääkaudella]] ja [[kryogeenikausi|kryogeenikaudella]], jonka jälkeen kerrostui karbonaattikiviä jääkautta seuranneessa kasvihuonekaudessa.
Rivi 11:
-->
Venäläinen ilmastotutkija [[Mihail Budyko]] loi [[1960-luku|1960-luvulla]] [[matematiikka|matemaattisen]] teorian, jossa Maa jäätyy kokonaan, kun jäätiköt kasvavat kriittisen rajan yli.<ref name="applet-magic">{{Verkkoviite| Osoite=http://www.applet-magic.com/budyko.htm| Nimeke=Mikhail I. Budyko's Ice-Albedo Feedback Model| Tekijä=Watkins, Thayer| Julkaisija=applet-magic.com}}</ref> Tämän pohjalta on kehitelty teorioita, että Maa jäätyisi, jos se olisi vaikkapa prosentin tai kaksi kauempana Auringosta kuin nyt.
Maan arvellaan jäätyvän, kun sen keskilämpötila laskee –50 °C:seen,<ref>Peter Ward: ''Planeetta Maan elämä ja kuolema'', s. 81.</ref> jos kasvihuoneilmiö ei vaikuta.
Rivi 22:
Lumipallomaa on eräs ilmastomallin tasapainotila, jossa koko Maa peittyy suurialbedoisella jäällä ja lumella ja maan pintalämpötila on sen takia alhainen. On kehitetty teorioita, joiden mukaan Maan viilennyttyä hetkeksi jostain syystä kyllin, siinä voisi tapahtua [[katastrofiteoria|katastrofimainen]] siirtyminen lumipallotilaan. Tässä tapauksessa maapallolla maan albedon ja pintalämpötilan välillä olisi riippuvuus, joka mahdollistaisi Maan jäätymisen lumipalloksi itseään ruokkivassa noidankehässä eikä jäätiköiden kasvua estävää tasapainottavaa tekijää olisi.
=== Lumipallomaan käynnistyminen ===
Lumipallomaan saattoi käynnistää lisääntynyt [[rapautuminen]] ja tätä seurannut ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden aleneminen. Kemialliset reaktiot, jotka siirtävät hiiltä ilmakehästä kiveen, ovat yleensä muotoa "mineraali + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O → kationeja + bikarbonaatti + SiO<sub>2</sub>". Hapen ilmaantuminen ilmakehään saattoi myös syödä kasvihuonekaasu [[metaani]]a ja [[Hapetus-pelkistysreaktio|hapettaa]] sitä hiilidioksidiksi. Metaani oli alkuilmakehässä tärkeä kasvihuonekaasu, ja sen kasvihuonevaikutus on huomattavasti voimakkaampi kuin hiilidioksidilla.<ref>{{Lehtiviite|Tekijä=R. A. Kerr|Otsikko=EVOLUTION:Early Life Thrived Despite Earthly Travails|Julkaisu=Science|Ajankohta=1999-06-25|Numero=5423|Sivut=2111–2113|Doi=10.1126/science.284.5423.2111|www=http://www.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.284.5423.2111}}</ref>
Lumipallomaajakso alkaa, kun jääpeite alkaa kasvaa lämpötilan alennuttua tai kosteuden lisäännyttyä kylmillä, kuivilla alueilla. Jäätikkö kasvaa lähinnä mantereella, ei merellä, jossa päiväntasaajalta tulevat virtaukset tasapainottavat tilaa. Kasvava jäätikkö heijastaa yhä enemmän [[Aurinko|Auringon]] lämmittävää säteilyä pois maapallolta, mikä alentaa [[lämpötila]]a ja lisää jäätikköjen kokoa kunnes koko Maa ja [[meri|meret]] ovat jäätyneet. Teorian mukaan jäätiköiden itseään ruokkiva kasvu alkaa, kun jää etenee subtrooppisille leveyksille, noin 25–30° leveyksille.<ref name="applet-magic" /><ref name="nature">{{Verkkoviite| Osoite=http://www.nature.com/nature/journal/v396/n6710/full/396453a0.html| Nimeke=Low-latitude glaciation and rapid changes in the Earth's obliquity explained by obliquity–oblateness feedback| Tekijä=Williams, Darren M. & Kasting, James F. & Frakes, Lawrence A.| Julkaisija=[[Nature]]. International weekly journal of science| Ajankohta=[[3. joulukuuta]] [[1998]]| Selite=Julkaistu painetussa lehdessä: vol. 396, s. 453–455}}</ref> Kun koko maapallo olisi peittynyt jäähän, kylmenisi ilmasto edelleen, kunnes saavuttaisi kylmän "lumipallo"-tasapainon.
Tässä tilassa ilmakehän lämpötila olisi kymmeniä asteita pakkasen puolella, ja meretkin jäätyisivät aina satojen metrien syvyyteen saakka. Hurjimpien arvioiden mukaan merten pintakerros jäätyisi peräti kilometrin verran.
Koko Maan jäätyminen heikentäisi myös lämmittävää [[kasvihuoneilmiö]]tä, sillä lumipallomaa pysäyttäisi hiilidioksidimäärää pienentävän [[karbonaatti-silikaattikierto|karbonaatti-silikaattikierron]], jossa nestemäisen veden avulla [[hiilidioksidi]]n hiili sitoutuu kiviin ja vajoaa mannerliikuntojen mukana Maan alle. Normaalisti hiilidioksidi kiertää sateen mukana takaisin merenpohjiin karbonaattikerroksiksi.
Rivi 32 ⟶ 34:
Kylmyyden vuoksi lumipallomaassa ei ole sateita, joten hiilidioksidi kerääntyy ilmakehään. Tulivuoritoiminta ei pysähdy lumipallomaan aikana, joten ilmakehään kertyy [[hiilidioksidi]]a, joka on [[kasvihuonekaasu]] ja jolla on aikaa myöten lämmittävä vaikutus.
=== Elämää lumipallomaassa ===
Maan sisäinen lämpö esti meriä jäätymästä pohjaa myöten, mutta Maan pinnalla lämpötila putosi –50 °C:seen ja Maan peitti yli kilometrin jääkerros.
Yksittäinen lumipallomaa-ajanjakso kestää vähintään 10 miljoonaa vuotta.<ref name="webb2005">{{kirjaviite| Tekijä=[[Stephen Webb|Webb, Stephen]]| Nimeke=Missä kaikki ovat?| Sivu=200| Julkaisija=[[Ursa]]| Vuosi=[[2005]]}}</ref>▼
<!--[[Kuva:SnowballGeography.gif|thumb|right|200px|Lumipallomaan aikainen mannerten kartta johon merkitty jääkauden jälkiä]]-->▼
== Todistusaineistoa ==
▲=== <!--[[Kuva:SnowballGeography.gif|thumb|right|200px|Lumipallomaan aikainen mannerten kartta johon merkitty jääkauden jälkiä]]--> Alhaisten leveysasteiden glasiaaliesiintymät ===
[[Kryogeenikausi|Kryogeenikaudelle]] (720–635 miljoonaa vuotta sitten) on esitetty kahta laajaa jäätiköitymistä, ns. Sturt- ja Marino-jaksot. Tuolloin supermanner [[Rodinia]] sijaitsi trooppisilla leveysasteilla, ja huolimatta siitä, että se sijaitsi lähellä [[Päiväntasaaja|päiväntasaajaa]], sen alueelta on löydetty glasiaaliesiintymiä ja muita jäätiköitymisen merkkejä (esim. naarmuuntuneita kivenkappaleita, ajojään kuljettamaa kiintoainesta sekä pehmeiden sedimenttien deformaatiota).<ref>{{Verkkoviite|osoite=https://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100304142228.htm|nimeke=Snowball Earth: New evidence hints at global glaciation 716.5 million years ago|julkaisu=ScienceDaily|viitattu=2019-03-05|ietf-kielikoodi=en}}</ref>
=== Hiilen isotooppisuhteet ===
Merivedessä esiintyy kahta hiilen stabiilia isotooppia: hiili-12:a (<sup>12</sup>C) ja huomattavasti harvinaisempaa hiili-13:a (<sup>13</sup>C), jonka osuus hiiliatomeista on noin 1,109 prosenttia. Biokemialliset prosessit, kuten fotosynteesi, keräävät orgaaniseen ainekseen erityisesti kevyempää <sup>12</sup>C-isotooppia.
Epäiltyihin lumipallomaajaksoihin liittyy voimakkaita pudotuksia karbonaattien hiili-13-isotooppisuhteissa. Tämä voi johtua meriin liuenneen orgaanisen hiilen uudelleenmineralisoitumisesta kylmien jaksojen aikana, jolloin kerrostuvien karbonaattien hiili-13-isotooppiosuus on laskenut.<ref>{{Lehtiviite|Tekijä=Daniel H. Rothman, John M. Hayes, Roger E. Summons|Otsikko=Dynamics of the Neoproterozoic carbon cycle|Julkaisu=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|Ajankohta=2003-07-08|Numero=14|Sivut=8124–8129|Pmid=12824461|Doi=10.1073/pnas.0832439100|Issn=0027-8424|www=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC166193/}}</ref>
=== Juovaiset rautamuodostumat ===
Juovaiset rautamuodostumat (engl. banded iron formations, BIF) ovat kivimuodostumia, joita syntyi maapallolla eniten 2,4–1,8 miljardia vuotta sitten. Rautamuodostumien synty liittyy ilmakehän happipitoisuuden nousuun ja sitä seuranneeseen liuenneen raudan hapettumiseen (Fe<sup>2+</sup> → Fe<sup>3+</sup>) ja saostumiseen. Kryogeenikauden (720–635 miljoonaa vuotta sitten) jäätikköaikaisiin kerrostumiin liittyy myös laajoja juovaisia rautamuodostumia. Nämä ovat voineet syntyä tilanteessa, jossa paksu merijää on sulkenut meret kaasujenvaihdolta ilmakehän kanssa, ja veteen on kertynyt paljon liuennutta rautaa, joka on päässyt myöhemmin saostumaan.
== Lumipallojakson päättyminen ==
▲Maan sisäinen lämpö esti meriä jäätymästä pohjaa myöten, mutta Maan pinnalla lämpötila putosi –50 °C:seen ja Maan peitti yli kilometrin jääkerros.<ref name="gilmoursephton>{{Kirjaviite| Tekijä=Gilmour, I. & Sephton, M.A| Nimeke=An Introduction to Astrobiology| Sivu=58–59| Julkaisija=Cambridge University Press| Vuosi=[[2004]]}}</ref> Elämää saattoi esiintyä tulivuorten lähellä valtamerten pohjassa, [[tropiikki|tropiikissa]] jään läpi pistävien vuorten, [[nunatakki]]en lähellä, varsinkin jos ne olivat lämmittäviä tulivuoria. Joillain alueilla oli tulivuorten luomia sulavesiä. Jään sisässä oli järviä, jotka pysyivät jäättöminä muun muassa suolaisuutensa takia, niin kuin nykyinen [[Vostok-järvi]] Antarktiksella.
[[Kuva:Mahameru-volcano.jpeg|thumb|Tulivuoritoiminnasta vapautuneen hiilidioksidin on arveltu lopettaneen lumipallomaajaksot]]Lumipallomaa päättyi hiilidioksidin kertymiseen Maan ilmakehään, koska lumipallomaa pysäytti karbonaatti-silikaatti-syklin estämällä hiilidioksidin sitoutumisen vesi-kivi-hiilidioksidi- reaktioissa takaisin kiviin. Myös hiilidioksidia vähentävä levien yhteyttäminen hävisi kokonaan tai osittaisessa lumipallomaassa väheni, ja sekin osaltaan lisäsi hiilidioksidimäärää.▼
▲Hiilidioksidin kertyminen ilmakehään aloittaa lopulta voimakkaan [[kasvihuoneilmiö]]n. Lumipallomaan sulaminen vaatisi ilmakehään 350 kertaa nykyistä enemmän hiilidioksidia CO<sub>2</sub> eli 13 % ilmakehästä olisi koostunut hiilidioksidista. Maan jäävaipan uskotaan sulaneen nopeasti, ehkä tuhannessa vuodessa. Yksittäinen lumipallomaa-ajanjakso kestää vähintään 10 miljoonaa vuotta.<ref name="webb2005">{{kirjaviite| Tekijä=[[Stephen Webb|Webb, Stephen]]| Nimeke=Missä kaikki ovat?| Sivu=200| Julkaisija=[[Ursa]]| Vuosi=[[2005]]}}</ref>
▲Lumipallomaa päättyi hiilidioksidin kertymiseen Maan ilmakehään, koska lumipallomaa pysäytti karbonaatti-silikaatti-syklin estämällä hiilidioksidin sitoutumisen vesi-kivi-hiilidioksidi- reaktioissa takaisin kiviin. Myös hiilidioksidia vähentävä levien yhteyttäminen hävisi kokonaan tai osittaisessa lumipallomaassa väheni, ja sekin osaltaan lisäsi hiilidioksidimäärää.
Lumipallojakson jälkeen Maa säilyi pitkään kuumana kasvihuoneena, ja pitkän aikaa syntyi karbonaattikiviä, kun
▲Maa säilyi pitkään kuumana kasvihuoneena, ja pitkän aikaa syntyi karbonaattikiviä, kun ilmakehän hiilidioksidin hiili sitoutui maan kuoreen. [[Rauta]]pitoisia kiviä syntyy vain hapettomassa, runsaasti [[hiilidioksidi]]a sisältävässä ilmakehässä. [[Karbonaatti]]kivet jäätikön rakentamien tilliittien päällä kertovat hiilidioksidipitoisesta ilmakehästä: [[hiilihappo]]a muodostuu ilmakehässä, kun hiilidioksidi reagoi veden kanssa ja valuu alas. Kun hiilihappo reagoi kivien kanssa, syntyy karbonaattikiviä. Karbonaattikivet kertovat suurista hiilidioksidimääristä, joita tarvitaan jääkauden päättämiseen. Hiilidioksidia kertyy ilmakehään, kun [[tulivuori|tulivuoret]] purkautuvat jään läpi ja kasvit eivät yhteytä.
On myös arvioitu jokaisen jäätiköitymisvaiheen jälkeen happipitoisuuden nousseen entistä korkeammalle, joka olisi esimerkiksi voinut olla eräs syy [[kambrikauden räjähdys|kambrikauden räjähdykselle]].
==
Erään tutkimuksen mukaan<ref name="poulsenjacob">Poulsen & Jacob (2004)</ref> lumipallomaa on mahdoton: jos Auringon kirkkaus pienenee vaikkapa 93 % nykyisestä, niin jään laajeneminen pysähtyy merivirtojen ja [[pilvi]]en muodostuksen takia. Pilvet pitävät sen lämmön, mitä eivät pysty sieppaamaan.{{selvennä}} Tuulten ajamat merivirrat kuljettavat lämpöä, ja jäätikön laajeneminen pysähtyy noin 27 leveysasteelle, ja lumipallomaa ei synny. Joidenkin tutkijoiden mukaan päiväntasaajan lähellä olisi ollut jäätön tai ohutjäinen vyöhyke ainakin merissä.
| |||