Ranskalainen geologi Robert Delmas nojautui voitonriemuisena taaksepäin työtuolissaan vuonna 1992. Hän oli löytänyt kairaussydämen 550 vuotta vanhasta jäästä juuri sen, mitä hän oli etsinyt – ja enemmänkin.
Näytteen tiheät rikkihappokerrokset paljastivat, miksi maailma kärsi 1400-luvulla luonnonmullistuksista ja selittämättömistä sääilmiöistä: tuhoisa tulivuorenpurkaus kietoi maapallon valtavaan tuhka- ja rikkipilveen.
Purkaus oli yksi kaikkien aikojen rajuimmista tapahtumista. Vapautunut energiamäärä vastasi kahta miljoonaa ydinpommia, ja räjähdyksen jylinä kantautui 2 000 kilometrin päähän.
Taivaalta satoi tuhkaa, rannikoita moukaroivat tsunamit, ja Aurinko pimeni vuosikausiksi. Syötävää ei ollut riittävästi, ja kymmenettuhannet kuolivat nälkään.
Seurausten täytyi tuntua 1400-luvun ihmisistä jumalien kostolta. Robert Delmas ja hänen kollegansa saattoivat esittää maallisen selityksen: koko kauheuden takana oli tulivuori.
Mutta mikä tulivuori?
Vastauksen saaminen on vaatinut todella mittavan salapoliisioperaation. Kolmen vuosikymmenen aikana tutkijat ovat kiertäneet maapalloa, käyneet jääpeitteisen Antarktiksen tuliperäisillä saarilla ja tropiikin vedenalaisissa kraattereissa sekä analysoineet vanhoja taulujen kehyksiä ja kertomuksia elämästä tulvivissa puolalaiskylissä ja kesättömistä vuosista Ruotsissa.
Vuosien etsinnän jälkeen on saatu viitteitä siitä, että tekijä on painunut maan alle.
Jäänäytteet paljastavat rikoksen
Kadonneen tulivuoren tarina alkoi Etelämantereella kesällä 1984. Jäästä otettu porausnäytesarja, josta käytetään yhteisnimitystä PS1, sisälsi tietoa ilmaston kehityksestä viimeisten 1 000 vuoden aikana.
Ilmakehän aiempi koostumus voitiin lukea jäähän kuplina koteloituneiden kasvihuonekaasujen pitoisuuksista. Lisäksi jää kätki sisäänsä todisteita tuliperäisestä toiminnasta sekä tuhkahiukkasina että sulfaateiksi kutsuttuina rikkihapon suoloina.
Etelämantereen jäästä otettu kairaussydän paljasti runsaan rikkihappolaskeuman vuoden 1450 tienoilla. Siitä saatiin vahva näyttö rajusta tulivuorenpurkauksesta.
Jäänäytteitä oli säilytetty kahdeksan vuotta pakastimessa, ennen kuin Robert Delmas tutkijatovereineen alkoi analysoida niitä vuonna 1992. Ranskalainen tutkimusryhmä etsi merkkejä ennen tuntemattomista muinaisista tulivuorenpurkauksista ja sai jättipotin.
Noin 68 metrin syvyydestä peräisin oleva kairaussydän sisälsi runsaasti klooria ja sulfaattia. Kumpikin aine yhdistetään tulivuorenpurkauksiin. Yhdessä happokerroksen paksuuden – 22 senttiä – kanssa kairaussydän vihjasi, että 1400-luvun puolivälissä oli tapahtunut valtava tulivuorenpurkaus.
Luonnonmullistus oli niin mittava, että tuhkaa ja rikkiä kulkeutui Etelämantereelle asti.
(Rikki)hapon määrä viittaa siihen, että tulivuorenpurkaus vaikutti ilmakehään huomattavasti vajaat kolme vuotta. Ja että tapahtuma koski koko maapalloa. Robert J. Delmas, Severine Kirchner, Julie M. Palais ja Jean-Robert Petit, 1992
Voidakseen tutkia happokerrosta lähemmin tutkijat sulattivat osan jäästä. Sulamisvesi annosteltiin sitten analyysilaitteeseen ja siihen lisättiin muun muassa metyylitymolisinistä (MTS).
MTS muodosti väriainetta, kun se yhtyi sulamisveden sulfaatti-ionien kanssa. Sen jälkeen vesi läpäisi niin sanotun absorptiokennon, jossa lamppu valaisi sitä.
Suuri sulfaattimäärä imee itseensä paljon valoa, pieni määrä vastaavasti vähän. Toisin sanoen näytteen läpi pääsee sitä vähemmän valoa, mitä enemmän se sisältää sulfaatti-ioneja.
Delmas ja hänen tutkijatoverinsa totesivat, että Etelämantereelta otetun näytteen läpäisi häviävän pieni määrä valoa.
Megapurkaus viilensi planeettaa
Muinaisten tulivuorenpurkausten todentaminen kemiallisesti alkoi 1950-luvulla, kun tanskalainen fyysikko ja jäätikkötutkija Willi Dansgaard havaitsi, että hapen raskaiden isotooppien määrä sateessa riippuu pilven lämpötilasta.
Raskaat isotoopit putoavat helpommin sadepilvestä kuin tavallinen vesi, koska vesimolekyylit yksinkertaisesti painavat enemmän. Mitä enemmän pilvi kylmenee esimerkiksi liikkuessaan Grönlannin yllä, sitä enemmän vettä se menettää matkalla ja sitä vähemmän raskasta vettä satava lumi sisältää.
Siksi kevyen ja raskaan hapen suhde jäässä kertoo pilven lämpötilasta, sillä jää muodostuu satavasta lumesta. Dansgaard hoksasi, että kairaussydän toimii siten eräänlaisena mittarina, josta voidaan lukea menneiden aikoja lämpötiloja.
Grönlannin ja Etelämantereen mannerjäätiköihin sade on arkistoitunut vuosittaisina kerroksina, jotka ovat erotettavissa läpi koko jäänäytesarjan.
Dansgaardin työn innoittamana tanskalaistutkija Claus Uffe Hammer alkoi 1970-luvulla perehtyä jään selviin sulfaattiviesteihin, jotka vain odottivat lukemista.
Näiden kemiallisten viestien täytyi Hammerin käsityksen mukaan olla vulkaanista alkuperää.
Ensimmäisenä maailmassa Hammer ja hänen tutkijatoverinsa Kööpenhaminan yliopistossa esittivät tieteellisiä todisteita siitä, että rajut tulivuorenpurkaukset
voivat laskea maapallon keskilämpötilaa.
Voimakkaimpien purkausten aikana syntyvät rikkidioksidia ja muita kaasuja sisältävät tuhkapilvet nousevat jopa 30–40 kilometrin korkeuteen ilmakehässä. Siellä rikkidioksidista syntyy rikkihappopisaroita.
Rikki sekoittaa ilmastoa
1. Tuhkapilvi pimentää taivaan
Pilvipylväs, joka sisältää muun muassa magmapisaroita, rikkiä ja vulkaanisia kaasuja, nousee purkausaukosta ja leviää tuulen mukana. Tuhkapilvi samentaa ilman ja estää auringonvaloa kulkemasta.
2. Rikki reagoi veden kanssa
Rikkidioksidi (SO₂) nousee yläilmakehään noin 15–50 kilometrin korkeuteen ja reagoi siellä veden (H₂O) kanssa. Tuloksena on pieniä rikkihappopisaroita (H₂SO4), joita kutsutaan aerosoleiksi.
3. Happosumu heijastaa valoa
Aerosolit heijastavat auringonvaloa takaisin avaruuteen kuin pienet peilit. Siksi auringonsäteet eivät pääse normaalisti lämmittämään maanpintaa ja lämpötila laskee.
Aerosoleiksi nimitetyt rikkipisarat toimivat pieninä valoa sirottavina peileinä, jotka estävät auringonsäteitä pääsemästä lämmittämään maanpintaa normaalisti.
Yläilmakehässä haitalliset rikkihiukkaset ovat turvassa sateelta, joka huuhtoisi ne pois. Siksi valoa pidättävä vulkaaninen aine voi leijua jopa viisi vuotta, ennen kuin se vajoaa alailmakehään ja sieltä edelleen maanpinnalle. Jäätikköön siitä syntyy sulfaattikerrostumia.
Kylmät saaret joutuivat epäilyksenalaisiksi
Saadakseen selville, kuinka laajasti arvoituksellinen 1400-luvun tulivuorenpurkaus vaikutti, Delmas´n tutkimusryhmä analysoi myös Grönlannin jäänäytteitä. Niistäkin löytyi vuoden 1452 tietämiltä runsaasti sulfaattia. Rikkimäärät olivat kuitenkin selvästi pienemmät kuin Etelämantereella. Se tarkoitti kahta asiaa.
Ensinnäkin tuntemattoman purkauksen aikaansaama tuhkapilvi oli niin mittava, että se jätti jälkensä sekä eteläiseen että pohjoiseen pallonpuoliskoon. Toiseksi purkautuva tulivuori sijaitsi mitä ilmeisimmin eteläisellä pallonpuoliskolla, koska vulkaaninen laskeuma oli siellä suurempi.
”Tulivuoren sijaintia on mahdoton määrittää tarkasti”, totesivat tutkijat ja jatkoivat: ”Pidämme mahdollisina ehdokkaina Deceptionsaarta ja Eteläisiä Sandwichsaaria.”
Etsivät kiinnostuivat ensiksi Etelämantereen pohjoispuolella sijaitsevasta Deceptionsaaresta. Sen tulivuorella ei ollut kuitenkaan edellytyksiä purkaukseen, jolla olisi maailmanlaajuisia seurauksia.
Sekä Deception että kaikki Eteläisten Sandwichsaarien yksitoista saarta ovat tuliperäisiä, ja niiden etäisyys Etelämantereeseen on suhteellisen pieni.
Lisäksi monet saarista ovat kalderoita eli tulivuoren huipun räjähtäessä syntyneitä laajoja kattilalaaksoja. Siksi oli luontevaa ajatella, että 1400-luvulla purkautunut tuntematon tulivuori oli jokin niistä.
Yhdenkään saaren tulivuorella ei ollut kuitenkaan edellytyksiä aiheuttaa niin rajua purkausta, että ilmakehään syöksyvä rikki sekoittaisi ilmaston useaksi vuodeksi.
Niinpä etsivät käänsivät katseensa lämpimämmille seuduille.
Verkko kiristyi paratiisisaaren ympärille
Australian itäpuolella 1 750 kilometrin päässä mantereesta sijaitseva Vanuatu on 83 saaresta koostuva Tyynenmeren valtio. Siellä on turmeltumattomia palmurantoja ja koralliriuttoja – ja lukuisia tulivuoria.
Kuuluisin lienee Tannasaaren Yasur, joka kohoaa 300 metriä merenpinnan yläpuolelle. Se on Vanuatun suosituimpia matkailukohteita, ja sen purkausaukon reunalla käy paljon ulkomaisia turisteja ihmettelemässä laavaryöppyjä.
Pari sataa kilometriä etelämpänä sijaitsee toinen tulivuori, joka on jäänyt vähemmälle huomiolle siksi, että se on meren peitossa. Kuwae-niminen 12 kilometriä pitkä ja kuusi kilometriä leveä kaldera kiinnosti kuitenkin kovasti etsiviä.
Kuwaen purkaus 1400-luvun puolivälissä oli niin raju, että tulivuori upposi mereen ja jakautui kahdeksi uudeksi saareksi.
Perimätiedon mukaan Kuwae upposi mereen voimakkaan purkauksen jälkeen. Alkuperäinen Kuwaesaari jakautui kahdeksi saareksi, Epiksi ja Tongoaksi.
Tsunamit vyöryivät heti perään läheisille saarille, ja itse tulivuorisaari hautautui laavaan ja tuhkaan. Sitten purkausaukkoa reunustava kartio luhistui purkautuvan aineen painosta ja vajosi mereen.
Vuonna 1994 ranskalaistutkijat Michel Monzier, Claude Robin ja Jean-Philippe Eissen tutkivat vedenalaisen tulivuoren pyroklastisia kivilajeja, jotka koostuvat iskostuneesta tuhkasta, pölystä ja hohkakivestä. Ainekset olivat purkautuneet kraatterista.
Radiohiiliajoituksen mukaan Kuwae purkautui noin vuonna 1425. Kun toiset tutkijat kävivät vuonna 2006 läpi muita todisteita, kuten Grönlannin ja Etelämantereen jäänäytteitä, purkauksen ajankohta tarkentui vajaat 30 vuotta myöhemmäksi.
Yhtäkkiä etsivät olivat tunnistaneet epäillyn melko luotettavasti.
Kojootit söivät asteekkeja
Kraatterin koosta tutkijat päättelivät, että Kuwaesta purkautui magmaa 37 miljoonaa kertaa Empire State Buildingin tilavuuden verran. Kaasua, tuhkaa ja rikkihappoa sinkoutui 48 kilometrin korkeuteen ilmakehässä enemmän kuin Indonesiassa sijaitsevan Tamboran kuuluisassa räjähdyksessä vuonna 1815.
”Kraatterin koon perusteella purkaus oli seitsemänneksi suurin tulivuoren romahdus kalderaksi viimeisten 10 000 vuoden aikana”, totesivat Kuwaeta tutkineet ranskalaiset.
Tutkijoiden löytö sopi hyvin Nasan Jet Propulsion Laboratoryn tutkijan Kevin Pangin vuonna 1993 julkaisemiin tutkimustuloksiin. Määrittäessään 1400-luvun puolivälin suurpurkauksen tarkkaa ajankohtaa Pang tutki vanhojen brittiläisten taulujen puukehyksistä vuosirenkaita.
Vuosina 1453–1455 puiden vuosikasvu oli vaatimatonta. Kylmien kausien vuosirenkaat ovat kapeita, ja äkillisen kylmenemisen jälkeen puut kasvavat tavallista hitaammin. Muutos näkyy vuosirengassarjassa.
Pangin määrittämä purkausaika sai tukea historiallisista lähteistä, joiden mukaan eri puolilla maapalloa kärsittiin sään oikuista suunnilleen samaan aikaan.
Ruotsissa sato tuhoutui vuonna 1453 poikkeuksellisen kylmän kesän takia. Samaan kurjuuteen joutuivat asteekit, ja Meksikon alueella alkoi vuonna 1452 kaksi vuotta kestänyt nälänhätä.
Lukuisat vuosilta 1452–1454 peräisin olevat piirustukset ja tekstit kuvaavat tuon ajan surkeutta. Kertomus ”Annales de Chimalpahin” vuodelta 1454 paljastaa muun muassa kojoottien ja muiden petoeläinten syöneen nälkään kuolleiden asteekkien ruumiita.
”Annales de Chimalpahin” koostuu muistiin kirjoitetuista silminnäkijöiden kuvauksista. Siinä kerrotaan ruumiilla mässäilevistä kojooteista.
Kiinassakin kärsittiin oikullisesta säästä sen jälkeen, kun tulivuori oli purkautunut. Ming-dynastian aikaisten historiallisten lähteiden mukaan viljat tuhosi ”jatkuva lumisade” keväällä 1453.
Sinä vuonna, kun rikki kietoi maapallon paksuun vaippaan ja esti auringonvaloa pääsemästä maanpinnalle, kuudessa eri Kiinan maakunnassa satoi valtavasti lunta. Sade kesti 40 päivää, ja ”kymmenettuhannet paleltuivat kuoliaaksi”.
Kevin Pangin luottamus tutkimustuloksiin oli niin luja, että hän ajoitti purkauksen päivälleen: 22. toukokuuta 1452.
Tappavan pilven jäljet puuttuvat
Todisteita Kuwaeta vastaa alkoi siis kertyä, mutta kuuluisan salapoliisihahmon Sherlock Holmesin sanoin ”ei ole mitään harhaanjohtavampaa kuin ilmeinen tosiasia”.
Kun Uudessa-Seelannissa toimivan Masseyn yliopiston geologian professori Karoly Nemeth kävi kahden kollegansa kanssa kartoittamassa Kuwaeta vuonna 2007, loppupäätelmäksi tuli, ettei tulivuori vastaa joukkomurhaajan profiilia. Jos Kuwae olisi syössyt oletusten mukaisesti ainetta ilmakehään 30–40 kilometrin korkeuteen, laskeuma olisi levinnyt hyvin laajalle alueelle.
Pyroklastinen tuhkapilvi on jopa 700-asteinen vulkaanisen aineksen ja kaasujen seos, joka virtaa purkautuvan tulivuoren rinnettä alas ja aiheuttaa paljon tuhoa.
Myös virraksi tai virtaukseksi kutsuttu pilvi kerrostuu hohkakiveä sisältäväksi ignimbriitiksi. Sitä on löydetty useimpien muinoin rajusti purkautuneiden tulivuorien ympäristöstä.
Ignimbriittiä syntyy, kun tuhkasta, magmapisaroista ja kaasuista koostuva jopa 700-asteinen pilvi virtaa tulivuoren rinnettä alas.
Koska tulivuori on veden peitossa, suoria tutkimuksia ei voitu tehdä, mutta siinä tapauksessa, että 1400-luvun puolivälin suurpurkauksen takana oli Kuwae, paljastavia kerrostumia pitää olla myös sen lähisaarissa.
Karoly Nemeth ja hänen tutkijatoverinsa kävivät tutkimusmatkalla Tongoassa, Tevalassa, Laikassa ja Epissä, mutta he vetivät vesiperän.
”Epäilemättä Kuwaen ympäristössä on vulkaanista laskeumaa, mutta sitä on vähemmän kuin olisi odotettavaa mittavan purkauksen jäljiltä”, totesivat tutkijat.
Etsivät olivat palanneet lähtöruutuun. Pian he alkoivat kuitenkin saada uusia vihjeitä .
Haudatut ruumiit pulpahtivat pintaan
Vuonna 2019 Etelämantereen kairaussydänhankkeessa (SPICEcore Project) otettiin lisää jäänäytteitä. Niistä löytyi paljon sulfaattia ja mikroskooppisia tuhkahiukkasia vuoden 1458 kerrostumasta.
Etelämantereen jäänäytteistä löydetyt tuhkahiukkaset osoittivat, että 1400-puolivälissä tapahtui monta rajua tulivuorenpurkausta.
Jatkotutkimukset paljastivat, ettei Kuwaella ollut mitään tekemistä myöskään ”uuden” purkauksen kanssa. Tuhkahiukkaset eivät vastanneet niitä tuhkakerrostumia, jotka ranskalaiset tutkijat olivat löytäneet kalderan liepeiltä vuonna 1994.
Siksi kansainvälinen tutkimusryhmä esitti uuden teorian: 1400-luvun puolivälin äkillinen ilmastonmuutos ei johtunut vain yhdestä – vuoden 1452 – suurpurkauksesta.
Todennäköisesti sään sekoittivat sen sijaan purkaussarja pohjoisella pallonpuoliskolla vuoden 1452 tienoilla ja vuonna 1458 eteläisellä pallonpuoliskolla tapahtunut valtava purkaus.
Mittava purkaus 1450-luvun lopulla voi selittää myös toisen tutkijoita pitkään askarruttaneen asian. Silminnäkijöiden kuvausten mukaan suunnilleen vuosina 1460–1465 eri puolilla maailmaa esiintyi poikkeuksellisia sääilmiöitä.
Saksassa satoi niin runsaasti, että hautausmailla ruumit pulpahtivat pintaan. Puolassa Toruńin kaupungissa kadut tulvivat niin pahasti, että asukkaat alkoivat liikkua veneillä.
Etsinnät jatkuivat tropiikissa
Kuwaen syytteestä vuonna 2007 vapauttanut Karoly Nemeth uskoo, että vastuussa olevaa tulivuorta pitää etsiä tropiikista Tyynenmeren eteläosista.
Tulivuorenpurkauksella on nimittäin varmemmin maailmanlaajuisia vaikutuksia, jos se tapahtuu päiväntasaajan seudulla. Sieltä tuhkapilvi leviää sekä eteläiselle että pohjoiselle pallonpuoliskolle, mikä taas laskee koko maapallon keskilämpötilaa.
Koko planeetta tropiikin armoilla
Vaikutus pohjoispuolella
Ilma virtaa 15. ja 30. pohjoisen leveyspiirin väliltä lähinnä pohjoiseen. Purkauksen tuhka ja rikki vaikuttavat pohjoisella pallonpuoliskolla voimakkaasti ja eteläisellä pallonpuoliskolla heikosti.
Vaikutus eteläpuolella
Ilma virtaa 15. ja 30. eteläisen leveyspiirin väliltä lähinnä etelään. Purkauksen tuhka ja rikki vaikuttavat eteläisellä pallonpuoliskolla voimakkaasti ja pohjoisella pallonpuoliskolla heikosti.
Vaikutus kaikkialla
Rajusta purkauksesta päiväntasaajan ja 15. pohjoisen tai eteläisen leveyspiirin välillä leviää rikkihiukkasia maapallon ympäri – kuten Tamboran räjähdyksessä 1815 – siksi, että päiväntasaajan lämmin ilma nousee jatkuvasti.
Valmius levittää rikkiä joka puolelle sai Karoly Nemethin kiinnittämään huomionsa Tyynenmeren tuliperäisten saarien jonoihin, joita on Indonesian, Melanesian, Polynesian ja Mikronesian reunoilla.
Juuri kun etsivät tunsivat olevansa vahvoilla, ilmaantui uusi – eteläamerikkalainen – epäilty. Geologisten tutkimusten mukaan Chilessä sijaitseva Reclus oli purkautunut rajusti noin 500 vuotta sitten.
Siksi tutkijat pyrkivät yhä hellittämättömästi löytämään savuavan aseen, joka osoittaa kiistattomasti, mikä tulivuori aiheutti myöhäiskeskiajalla purkautuessaan yhden kaikkien aikojen pahimmista luonnonmullistuksista.
Tulivuorta on etsitty eri puolilta maailmaa
Vuonna 1452 rajusti purkautuneen tulivuoren etsinnät ovat vieneet tutkijoita ympäri maapalloa kaikissa ilmansuunnissa. Etelämantereelta, Grönlannista, Indonesiasta ja Chilestä on löydetty todisteita rikoksesta ja vihjeitä syyllisestä.
1. Jää kielii suurpurkauksesta
Vuonna 1992 ranskalaiset tutkijat löysivät runsaasti rikkiä Etelämantereen ja Grönlannin jäänäytteistä. Ajoituksen mukaan koko maapalloon vaikuttanut valtava tulivuorenpurkaus tapahtui 1400-luvun puolivälissä.
2. Kylmät saaret karsiutuivat
Kairaussydämet eivät sisältäneet tuhkahiukkasia, jotka olisivat paljastaneet tulivuoren. Mahdollisina ehdokkaina mainittiin Deceptionsaari ja Eteläiset Sandwichsaaret, mutta niiden tulivuorilla ei ollut edellytyksiä purkautua riittävän rajusti.
3. Vanuatusta löytyi uusi pääepäilty
Seuraava tutkimuskohde oli Tyynenmeren eteläosissa sijaitseva Kuwae. Voimakkaissa purkauksissa syntyy hohkakivipitoista ignimbriittiä, mutta unkarilaistaustainen tutkija Karoly Nemeth ei löytänyt tätä geologista sormenjälkeä Kuwaen ympäristöstä.
4. Chile joutui valokeilaan
Etelämantereen uusista jäänäytteistä löydetyt tuhkahiukkaset vihjasivat, että 1400-luvun oudot sääilmiöt johtuivat useasta pohjoisen pallonpuoliskon ja yhdestä suuresta eteläisen pallonpuoliskon tulivuorenpurkauksesta. Pääepäilty oli kuitenkin chileläistulivuori Reclus.
5. Etsinnät siirtyivät tropiikkiin
Osa tutkijoista uskoo, että syyllinen löytyy Indonesian, Polynesian ja Mikronesian reunoilla sijaitsevista tuliperäisistä saarijonoista. Sijaintinsa vuoksi tulivuoret syytävät rikkiä kummallekin pallonpuoliskolle.