Aikavaellus – maailman suuri tarina

Kuva: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bertini_fresco_of_Galileo_Galilei_and_Doge_of_Venice.jpg

Meidän ihmisten on vaikea hahmottaa sitä, että maailma on menneinä aikoina ollut hyvin erilainen kuin nyt. Omalla planeetallamme kaikki olosuhteet, kuten ilmakehän koostumus, ilmastot, mantereiden sijainnit ja eliökunnan lajistot, ovat muuttuneet aikojen kuluessa täysin, moneen kertaan, ja ne muuttuvat yhä. Nämä muutokset ovat meille kaukaisia asioita, ja suurin osa näistä kehitysvaiheista ja niiden keskinäisistä riippuvuuksista ja syy-seuraussuhteista ovat meille tuntemattomia. Ne ovat kuitenkin mielenkiintoisia, sillä niiden kautta maailma on kehittynyt sellaiseksi kuin se on. Eri tekijöiden keskinäisen dynamiikan hahmottaminen olisi tärkeää myös siksi, että ymmärtäisimme sitä, millaisten lainalaisuuksien alaisena maailma on kehittynyt ja yhä edelleen kehittyy.

Jotkut maailman muutoksista ovat tapahtuneet nopeasti, katastrofinomaisesti, mutta tyypillisesti ne ovat tapahtuneet pitkien aikojen kuluessa, hitaiden kosmisten tai geologisten prosessien ajamina. Meidän ihmisten on vaikea hahmottaa tällaisten kosmisten tai geologisten aikakausien pituuksia. Jo tuhannen vuoden pituutta on vaikea ymmärtää, saati sitten miljoonan vuoden pituista ajanjaksoa, ja  sanallisessa muodossa miljoonat ja miljardit vuodet kuulostavat suunnilleen samalta. Ajalliset ulottuvuudet ovat kuitenkin helpompia hahmottaa oikeaan mittakaavaan laaditulta aikajanalta. Tavallisella koulun seinälle piirretyllä aikajanallakin kuitenkin välimatkat hämärtyvät, koska tapahtumien mittakaavat ovat niin kovin erilaiset että meidän omat tutut aikayksiköt, kuten sadat ja tuhannet vuodet, jäävät noissa kartoissa mikroskooppisen pieniksi.

Siispä tarvitaan riittävän suuri mittakaava, joka pystyy erottelemaan ja havainnollistamaan erilleen tuhannet, sadat tuhannet ja miljoonat vuodet, ja jossa jopa miljardivuottakin mahtoo vielä hallittavan kokoiselle janalle. Aika sopiva mittakaava maailman menneisyyden kuvaamiseen onkin sellainen, missä yksi metri vastaa miljoonaa vuotta vastaa vuotta. Metri on meille tuttu mitta, se on noin yhden pitkän askeleen pituus. Tällaisen askeleen mitan matkalle mahtuu koko oman lajimme olemassa olo, samoin edeltäjämme Homo erectuksen ja muiden lähisuuisten Homo-lajien olemassa olo.  Oman lajimme aika kattaa janalla vain 30 sentin pituuden, ja oma yhdyskutakulttuurimme alkaen maatalouden käynnistymisestä. mahtuu yhden sentin matkalle. Kaikki viimeisen sadan vuoden aikana tapahtunut teollinen, teknologinen ja tieteellinen mullistus mahtuu 0,1 millimetrin eli hiuksen paksuuden matkalle.

Tällä mittakaavalla kuitenkin myös maailman suuret ajalliset ulottuvuudet tulevat aika helposit ymmärrettäviski. Esimerkiksi 100 000 tuotta kestävät jäätiköitymisen ajat mahtuvat janalla 10 sentin sisälle, ja koko viimeisen viileä vaihe viimeisen kolmen metrin sisälle. 66 miljoonaa vuotta sitten tapahtunut dinosaurusten katoaminen, ja nisäkäslajien nopean kehityksen käynnistyminen sattuvat aikajanalla 66 metrin päähän nykyhetkestä. Sitä edeltänyt dinosaurusten valtakausi jatkuu lähes 200 metriä, ja sen takana taas tulee vastaan suurin toistaiseksi tunnettu sukupuuttoaalto, joka aikoinaan kesti noin miljoona vuotta. Tätä taas edeltää selkärankasten maaelöinten kehittyminen, ja hyvin rehevä hiilihaisi, n. 300 miljoonaa vuotta sitten, jolloin kaikki maan fossiiliset hiilivarat syntyivät.

Hiilikaudesta taakse päin kuljemme parin sadan metrin verran läpi sellaisen historian vaiheen, jolloin monimuotinen elämä oli kukoisti valtamerissä, ja oli vasta hitaasti nousemassa kuivalle maalle. Tämä oli taas sen ansioita, että vasta tuossa vaiheessa planeetan happipitoisuus oli nousuut niin korkealle että yläilmakehässä oli riittävästi otsonia, joka pysäytti maan pinnalle tulevan liiallisen UV-säteily.

Aikajanalla taakse päin mennessä 542 metrin kohdalla tulemme kambrikaudne räjähdyksen kohdalle, eli kohtaan missä monisoluisten eläinten ja ekosysteemien suuri kirjo ja monimuotoisuus hyvin nopeasti, räjähdyksenomaisesti, lisääntyi matalissa merenpohjissa. Tämä oli taas tulosta pitkällisestä aiemmasta kehityksestä. Tätä ennen planeetta oli pitkän ajan (lähes sata miljoonaa votta) olltu kokonaan jään ja lumen peitossa, ainakin osan aikaa. Tämä stressaava aika oli hävittänyt pois paljon entisiä yksisoluisia lajeja, mutta se oli suosinut uuden tyyppisten monisoluisten eläinten syntyä ja kehittyistä. Merien lämmetessä ja happipitoisuuden noustessa nämä uudet monisoluiset lajit tuottivat hyvin nopean uusien lajien ryöpyn – ensin pehmeitä ediakaran eläimiä, ja sitten jo pian kovarakenteisia ja liikkuvia kambrikauden eläimiä.

Ajassa edelleen taakse päin mentäessä maailma onkin sitten jo hyvin toisenlaista. Edellä mainittua totaalijääkautta edelsi lämmin vaihe jonka aikana happipitoisuus alkaa kohot ailmakehässä, ja nousee n. 15% tasolle. Juuri tämä  ilmakehän muutos johti kasvihuonekaasun eli hiillidioksidin vähenemiseen, ja totaalijääkauden syntyyn. Samanlainen kehitys oli tapahtunut jo kerran aikaisemminkin. Siinä vaiheessa kun ilmakehän happipitoisuus nousi mikroaerobiselle, noin parin prosentin tasolle, planeetta myös kylmeni voimakkaasti, ja tämä johti pitkään, n. 300 000 vuotta kestäneeseen totaalijääkauteen (vuosina n. 2400 – 2100 miljoonaa vuotta sitten). Koko eliökunta tuolloin koostui vielä yksisoluisista mikrobeista, mutta pitkä jäätiköityminen tuotti myös suuren kadon tästä lajistosta, ja aiheutti biomassa vähenemisen minimiin.

Kuitenkin noidenkin stressaavien olosuhteiden aikana tapahtui merkittävä edistysaskel eliökunnan kehityksessä: happea hengittävan bakteerisolun ja anaerobisen arkkisolun yhteensulautuminen tuotti sensimmäisen eukaryoottisolun. Tämän kimeerisen solun sopeutumasta ja myöhemmästä kehtiyksestä ovat sittemmin kehittyneet kaikki tumalliset eliölajit.

Kuten arvata saattaa, kaikki eliöt ennen tätä jäätiköitymisen aikaa ovat olleet vain yksisoluisia mikrobeja. Ne ovat eläneet täysin tai lähes hapettomissa olosuhteissa. Suuri muutos koko maailman olosuhteissa on ollut se kun ensimmäiset syanobakteerien sukuiset eliöt, noin, 3 miljardia vuotta sitten, oppivat tuottamaan niin tehokkaan fotosynteesireaktion, että ne sen avulla hajottivat vettä. Hajoamistuotteena syntyi happea, joka alkoi hiljalleen hapettaa vettä, kallioperää ja ilmakehää. Happipitoisuuden nousu ympäristössä oli varhaiselle hapettomiin olosuhteisiin tottuneelle eliökunnalle katastrofi, sillä happi oli niille hyvin myrkyllistä.

Ennen tuota fotosynteesitoiminnan käynnistymistä Maan ilmakehä oli ollut täysin hapeton. Muutoinkin planeetan varhaisimmat vaiheet ovat olleet hyvin erilaiset kuin mitä ne ovat olleet sittemmin. Tosin ensimmäisen n. 500 miljoonan vuoden ajan, eli ns. Haadeisen ajan olosuhteita ei edes tarkkaan tunneta. Todennäköisesti lähes koko planeetta oli tuolloin meren peitosssa, kuivaa maata edustivat vain ensimmäiset tulivuorisaaret. Jollakin tällaisella saarella, kuumassa vulkaanisessa ympäristössä, uskotaan elämän alkaneen, todennäköisesti noin 4 miljardia vuotta sitten. Vanhimmat nykyaikaaan asti säilyneet varmat elämän tunnusmerkit ovat peräisin hiukan myöhemmältä ajalta, ne ovat n. 3700 miljardia vuotta vanhoja, mutta varsinainen elämän alku on tapahtunut joskus ennen tuota ajankohtaa.  

Itse planeettamme, ja koko aurinkokuntamme, on syntynyt noin 4,568 miljardia vuotta sitten.

Aurinkokunnan synty oli jatkumoa siinä suuressa prosessissa, miten maailmankaikkeus oli kehittynyt jo edellisen yhdeksän miljardin vuoden ajan. Tuon kosmisen ajan kuluessa kaikki maailmankaikkeuden aine ja säteily oli levinnyt joka suuntaan, pitkin laajenevaa maailmankaikkeutta. Joissakin paikallisissa tihentymäkohdissa kosmiset kaasu-ja pölypilvet olivat romahtaneet pyöriviksi kiekoiksi, joiden keskiosaan kiekon materiaali kertyi suureksi tiheäksi keskuskappaleeksi – ja jos tämä oli riittävän massiivinen ja tiheä, sen sisusosat kuumenivat niin paljon että fuusioraektiot alkoivat fuusioda vety- ja heliumytimiä raskaammiksi alkuaineiksi. Näiden kosmisten ydinreaktoreiden, eli tähtien uumenissa syntyi kokonainen valikoima uusia alkuaineita aina rautaan asti. Ydinreaktioiden lopulta hiipuessa tähtien uumenissa kukin tähti sammuu, joka prosessi taas tuottaa erilaisia loppuhuipentumia eri kokoisille tähdille. Pienehköt ja keskikokoiset tähdet laajenevat punaisiksi jättiläisiksi, jotka sitten hiipuvat valkeiksi tai ruskeiksi kääpiöiksi; suuret tähdet taas räjähtävät supernovina tai hypernovina, kunnes lopulta asettuvat himmeiksi neutronitähdiksi. Jokatapauksessa, tähtien kuollessa niiden tuottamat raskaammat alkuaineet lehtävät pitkin ympäröivää avaruutta, missä ne taas ajan mittaan kokoontuvat uusiksi pöly- ja kaasupilviksi, jotka aikanaan ehkä romahtavat uusiksi tähdiksi ja planeettakunniksi.

Maailmankaikkeuden historian aikana tähtien synty- ja elinkaarien ja sammunisten vuorottelu on jo tuottanut jo ainakin kolmen sukupolven tähtipopulaatioita, ja luvuiltaan satoja miljardeja tähtiä. Nmä puolestaan keskinäisen vetovoimansa perusteella asettuvat suurempiin rakenteisiin, kuten pallomaisiin ja avoimiin tähtijoukkoihin ja galakseihin. Erikooisia galaksejakin on maailmankaikkeudessa satoja miljardeja. Nämäkin edelleen kokoontuvat galaksijoukoiksi, jotka edelleen kokoontuvat superjoukoiksi. Täällä meidän oman linnunratamme liepeillä seuraava suurempi galaksijoukko on Virgon galaksijoukko, joka taas kuuluu Laniakean superjoukkoon. Maailmankaikkeuden laajetessa nämä suuret rakenteet kaikki loittonevat toisistaan; tyhjyys laajenee aineen keskittymien välillä.   

Kaikki tämä kosmisen kehityksen, noin 9 miljardin vuoden ajan, aina alkuräjähdykseen asti. Tuossa häviävän pienessä hetkessä, sekunnin pienessä murto-osassa, syntyi kaikki mitä täällä on. Luonnonlait syntyivät samalla, ja alkoivat hallinnoida näitä reaktioita ja prosesseja jotka ovat ohjanneet maailmankaikkeuden kehittystä vaihe vaiheelta eteenpäin.

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s