Afrikkalaisjärvi voi tappaa miljoonia: Maailman vaarallisin paikka

Keski-Afrikassa sijaitseva Kivujärvi on runsaasti edullista energiaa tarjoava maakaasulähde. Tutkijat varoittavat kuitenkin uhkaavasta vaarasta: järven sisältämä hiilidioksidi voi räjähtää kuin syvyyspommi.

Keski-Afrikassa sijaitseva Kivujärvi on runsaasti edullista energiaa tarjoava maakaasulähde. Tutkijat varoittavat kuitenkin uhkaavasta vaarasta: järven sisältämä hiilidioksidi voi räjähtää kuin syvyyspommi.

Shutterstock

Kamerunissa on yö. Kuunvalo heijastuu Nyosjärven peilityynestä pinnasta. Yhtäkkiä vesi alkaa poreilla ikään kuin se kiehuisi. Kuplat hajoavat, ja niistä vapautuu ilmaan hiilidioksidia.

Hiilidioksidi tunnetaan kasvihuonekaasuna, joka lämmittää ilmakehää. Tuona vuoden 1986 yönä kaasu levisi järveä pitkin ja levittäytyi maanpinnalle tukahduttavaksi tyynyksi.

Kun aamu valkeni Kamerunissa, yli 1 700 sen asukasta oli menettänyt henkensä. Kuplien pintaan nostamat rautayhdisteet olivat värjänneet Nyosjärven veden verenpunaiseksi.

Nyosjärven luonnonmullistuksen jälkeen työnsä aloittanut kansainvälinen tutkimusryhmä on sittemmin etsinyt mahdollisesti vaarallisia kaasujärviä eri maanosista.

Kartoituksen mukaan kaasujärviä on vähän, mutta yhdellä niistä on levottomuutta herättävät mittasuhteet: Keski-Afrikassa Kongon demokraattisen tasavallan ja Ruandan rajalla sijaitsevalla Kivujärvellä.

Goma Kongon demokraattinen tasavalta, Nyiragongon tulivuori

Kuin kahden tulen välissä: Goma on kasvanut suurkaupungiksi aktiivisen tulivuoren Nyiragongon ja kaasua uhkuvan Kivujärven puristuksessa.

© Google Earth/Shutterstock & Lotte Fredslund

Asiantuntija-arvioiden mukaan 2 700 neliökilometrin laajuinen Kivujärvi kätkee sisäänsä peräti 10 000 kertaa niin paljon hiilidioksidia kuin Nyosista vapautui vuonna 1986. Huolestuttavinta on kuitenkin se, että Kivujärven ympärillä on paljon asutusta.

Kivujärven pohjoispäässä sijaitsevassa Gomassa asuu 700 000 ihmistä, ja ranta-alueella on useita isoja pakolaisleirejä.

Pahimmassa tapauksessa kaasupurkaus vaatii yli kaksi miljoonaa kuolonuhria.

Tulivuori syöttää kaasua järveen

Ilman luonnollinen hiilidioksidipitoisuus on suhteellisen pieni. Kun joutuu hengittämään ilmaa, jossa hiilidioksidin osuus on yli kymmenen prosenttia, veren hapettuminen häiriintyy. Seurauksena on tukehtumiskuolema.

Lisäksi rajusti kupliva hiilidioksidi voi nostaa järvessä hyökyaaltoja, jotka aiheuttavat vahinkoa.

Kivujärven hiilidioksidi on peräisin läheisen Nyiragongo-nimisen tulivuoren magmasäiliöstä. Kaasu kulkeutuu kallioperän halkeamien kautta 485 metriä syvään järveen.

Pohjalla vallitsevan paineen vuoksi hiilidioksidista ei synny kuplia, vaan se liukenee veteen. Kyse on samantapaisesta ilmiöstä kuin limsapullossa: vasta sitten, kun korkki avataan, liuennut hiilidioksidi alkaa siirtyä ilmaan kuohuttaen nestettä.

Kivujärvi kaasuja
© Shutterstock & Lotte Fredslund

Pinnan alla joukkotuhoaseita

Kivujärvessä piilee 300 kuutiokilometriä hiilidioksidia, joka on peräisin tulivuori Nyiragongon magmasäiliöstä. Lisäksi vesi sisältää 60 kuutiokilometriä pohjalla elävien bakteerien tuottamaa metaania, CH4. Purkautuessaan kaasut muodostavat järven ympäristöön tukahduttavan tyynyn ja kiihdyttävät ilmaston lämpenemistä.

Kivujärven kaasumäärä on järkyttävä. Pohjalla jokainen vesilitra sisältää niin paljon paineista kaasua, että maanpinnalla sen tilavuus olisi 30 litraa.

Järviveteen on arvioitu liuenneen 300 kuutiokilometriä hiilidioksidia. Siitä syntyvästä tukahduttavasta tyynystä tulisi Suomen kokoisena yhdeksän metriä paksu.

Onneksi Kivujärven vesi on kerrostunut vakaasti. Ylä- ja alakerrokset eivät siis sekoitu. Ja tämän ominaisuuden toivotaan säilyvän.

LUE MYÖS: Saimaa ja neljä muuta Suomen suurinta järveä

Häiriö voi räjäyttää kaasupommin

Jos kerrostuneisuudessa tapahtuu jostain syystä muutoksia ja alin vesikerros nousee, liuenneesta hiilidioksidista voi alkaa muodostua kuplia. Koska ne ovat ympäröivää vettä kevyempiä, ne pulpahtavat pintaan.

Noustessaan kuplat sekoittavat vettä ja saavat aikaan ylöspäin suuntautuvia virtauksia, jotka voimistavat poreilua, kunnes järvi räjähtää lopulta kuin syvyyspommi.

Kivujärvi on räjähtänyt monta kertaa olemassaolonsa aikana. Purkaustiheyden selvittämiseksi sen pohjakerrostumia tutkittiin vuonna 2014 geofyysikko Xuewei Zhangin johdolla.

Tutkimusryhmä löysi todisteita kaikkiaan 40:stä turbidiitiksi kutsutusta laajasta vedenalaisesta massavirtauksesta viimeisten 12 000 vuoden ajalta. Niitä esiintyy siis noin 300 vuoden välein. Samalla saatiin näyttöä myös siitä, että järven vesi oli sekoittunut perusteellisesti.

120 miljoonan auton päästöjä vastaa Kivujärven hiilidioksidimäärä.

Kaasupurkauksia on esiintynyt eniten hyvin sateisina aikoina, jolloin Kivujärven pinta on ollut epätavallisen korkealla ja siihen virtaavat joet ovat tuoneet runsaasti erilaisia maa-aineksia.

Järvessä piilevän pommin voivat räjäyttää toki muutkin tekijät kuin runsaat sateet.

Kun maa järisee Kivujärven ympäristössä, sen rannat ja vedenalaiset rinteet voivat lähteä vyörymään. Lisäksi Nyiragongon purkauksissa syntyvät laavavirrat saattavat ulottua Kivujärveen asti ja aiheuttaa siinä kaasupurkauksen.

Laskelmien mukaan Kivujärvi voi pysyä vielä pitkään vakaana, jos sen annetaan olla rauhassa. Vaikka hiilidioksidia on valtavasti, alimpaan vesikerrokseen saa liueta kaasua saman verran lisää, ennen kuin järvi räjähtää itsestään.

Nyosjärvi Kamerun, kuolleet 1986

Kamerunissa sijaitsevan Nyosjärven pohjasta nousi vuonna 1986 hiilidioksidia pilveksi, joka tukehdutti yli 1 700 ihmistä, kun he olivat nukkumassa.

© Eric Bouvet/Getty Images

Kivujärveä kuitenkin häiritään. Syynä on sen pohjalla elävien bakteerien tuottama arvokas metaanikaasu, jonka määräksi on arvioitu 60 kuutiokilometriä.

Kaasuntuotanto järkyttää tasapainoa

KivuWatt-niminen lautta alkoi vuonna 2016 ottaa talteen kaasua 355 metrin syvyydestä. Metaani siirretään maalla toimivaan 26 megawatin voimalaan, joka tuottaa yli kymmenesosan Ruandassa käytettävästä sähköstä. Laskelmien mukaan järvi mahdollistaa 100 megawatin sähköntuotantokapasiteetin sata vuotta.

Ongelmat alkavat, kun pohjalta pumpattu vesi palautetaan järveen.

Alimman kerroksen vesi on selvästi raskaampaa kuin pintavesi, koska se sisältää runsaasti muun muassa vulkaanisia suoloja. Jos pohjalta nostettu vesi lasketaan pintaan, se vajoaa nopeasti ja aiheuttaa melko varmasti muutoksia järven kerrostuneisuuteen.

Syvä Kivujärvi sisältää maakaasun lisäksi runsaasti hiilidioksidia, joka on peräisin läheisestä tulivuoresta. Erikoisvalmisteinen lautta ottaa talteen metaanin ja palauttaa hiilidioksidin suurimmaksi osaksi veteen.

© Shutterstock & Lotte Fredslund

1. Lautta palvelee voimalaa

KivuWatt-niminen lautta alkoi kesäkuussa 2016 ottaa talteen Kivujärven metaania maalla sijaitsevan voimalan energianlähteeksi. KivuWatt nostaa raskasta, suolaista ja kaasupitoista vettä 355 metrin syvyydestä (tummansininen).

© Shutterstock & Lotte Fredslund

2. Paine laskee ja vesi pesee

Alin vesikerros sisältää kaasun lisäksi liuenneita suoloja, rikkivetyä ja hiilidioksidia. Noston aikana veden paine pienenee ja kaasut vapautuvat (keltainen). ”Pesussa” hiilidioksidi ja rikkivety siirtyvät puhtaaseen veteen, ja jäljelle jäävä osa on 85-prosenttisesti metaania (punainen).

© Shutterstock & Lotte Fredslund

3. Raskas vesi lasketaan takaisin

Koska pohjalta nostetussa vedessä ja pesuvedessä on eri suoloja ja kaasuja, ne pumpataan joko 240 tai 60 metrin syvyyteen tiheydeltään vastaavaan vesikerrokseen. Näin pyritään säilyttämään kerrostuneisuus ja estämään dominoilmiö.

KivuWatt-hankkeessa tehtyjen selvitysten mukaan järvi säilyy tasapainotilassa, kun vesi, josta kaasu on otettu talteen, palautetaan noin 240 metrin syvyyteen.

Osa tutkijoista suhtautuu kuitenkin laskelmiin varauksellisesti.

Esimerkiksi insinööri Finn Hirslund tanskalaisesta COWI-konsulttiyhtiöstä ja kanadalainen kemisti-insinööri Philip Morkel ovat varoittaneet nykyisen toimintatavan riskeistä – se voi sekoittaa Kivujärven vesikerroksia ja johtaa hallitsemattomaan ketjureaktioon.

Kaasuntuotannon jatkamisen puolesta puhuu tietenkin se, että ruandalaiset saavat paljon edullista sähköä. Hyötynäkökohtana on otettu huomioon myös kaasupurkausriskin pieneneminen, sillä mitä enemmän kaasua poistetaan järvestä, sitä epätodennäköisempi räjähdyksestä tulee.

Selitys löytyy siitä, että jokainen kaasu – hiilidioksidista metaaniin ja rikkivetyyn – vaikuttaa kokonaiskaasunpaineeseen vesipatsaassa. Niinpä se pienenee hieman päivä päivältä, kun metaania otetaan talteen.

Kun 100 vuoden kuluttua maakaasuesiintymä on hyödynnetty loppuun, Kivujärven syvyyspommi on tehty vaarattomaksi.

LUE MYÖS: Maailman suurin järvi