Uutisia Lieksasta
Lähes kuusi vuotta sitten, 30.5.2017, eläköitynyt kelloseppä Pekka Vallimies oli koiransa Bonon kanssa Lieksan Löpönvaaran hakkuuaukolla tarkastamassa kevään korvasienitilannetta. En ole mistään lukenut tai kuullut, millainen Löpönvaaran korvasienitarjonta lopulta sinä keväänä oli. Korvasieniä huomattavasti kiinnostavampaa nimittäin oli, että Vallimies löysi reissullaan rautakappaleen. Sen vaiheet seuraavan kesän aikana on kerrottu useaan kertaan, mm. Tähdet ja Avaruus -lehden verkkouutisissa ja itse lehden numerossa 6/2017, samoin kuin rautakappaletta Geologian tutkimuskeskuksessa (GTK) analysoineen Kari A. Kinnusen mainioissa vapaasti luettavissa olevissa artikkeleissa Geolöytäjä– ja Mineralia-lehdissä. Niinpä niitä on tässä yhteydessä turha enää toistaa.
Oleellista on Vallimiehen erittäin hienon löydön seuraus: Löpönvaaran rautakappaletta markkinoitiin uutisissa Suomen ensimmäisenä rautameteoriittina. Tämä oli äärimmäisen kiinnostavaa, sillä rautameteoriitit ovat jo lähtökohtaisesti meteoriittien joukossa harvinaisuuksia muodostaen viitisen prosenttia kaikista tunnetuista meteoriiteista. Tietysti kyse oli myös pitkällisen odotuksen päättymisestä, sillä edellinen meteoriitti Suomesta oli löydetty vuonna 1974 (Orimattila) ja edellinen aiemmin löydetyn meteoriitin tunnistus oli tehty vuonna 1980 (Kivesvaara). Uutisjutuissa uumoiltiin, että pian Lieksaksi ristitty meteoriittikandidaatti saisi hyväksynnän meteoriittien virallisesta nimeämisestä päättävältä The Meteoritical Societyn nimistökomitealta.
Hyväksyntää ei kuitenkaan viralliseen meteoriittitietokantaan ilmestynyt. Ei ilmestynyt myöskään minkäänlaista tieteellista tutkimusartikkelia Lieksan mötikästä tai edes kokousabstraktia. GTK:n tutkija Jukka Kuvan johdolla tehtiin kuitenkin Lieksan raudasta posteri nimeltään Tomographic investigation of a complete iron meteorite.1 Sen perusteella Lieksan kappale koostuu tilavuudeltaan noin 80 %:sti nikkeliraudasta ja 20 %:sti silikaattimineraaleista, lähinnä oliviinista, joka on useille meteoriittityypeille ominainen runsaasti rautaa ja magnesiumia sisältävä mineraali, mutta suomalaisille tuttu lähinnä vain kiuaskivien komponenttina. Nikkeliraudan koostumuksen kerrottiin olevan noin 88 (paino-?)%:sti rautaa, 11 %:sti nikkeliä.
Vuosi löydön jälkeen Luonnontieteellinen keskusmuseo Luomus tiedotti, että Lieksan meteoriittioletetun ”ominaisuuksia tullaan selvittämään monipuolisissa jatkotutkimuksissa laajan tutkijaverkoston yhteistyönä.” Tämä lupasi erittäin hyvää, kuten oli tehnyt jo Tähdet ja avaruus -lehden uutinen ja numerossa 1/2018 ilmestynyt artikkeli, joiden mukaan Ursan tulipallotyöryhmän aktiivit Jarmo Moilanen ja Pekka Kokko olivat löytäneet lisää mahdollisia rautameteoriitteja Löpönvaaran alueelta.
Noista viimeisistä tiedotteista ja lehtiartikkeleista on nyt kulunut viitisen vuotta. Ainoat kattavammat julkiset tiedot, jotka Lieksan rautakappaleista omiin silmiini useaan vuoteen osuivat, olivat peräisin noista Tähdet ja Avaruus -lehden artikkeleista ja Jarmo Moilasen kotisivuilta. Joitain analyysejä rautakappaleista on kaikesta päätellen tehty, mutta niitä ei ole julkaistu.
Tilanne oli Lieksan rautamötiköiden osalta siis pitkään erittäin murheellinen. Virallista hyväksyntää meteoriiteiksi ei ole, eikä mitään tutkimustuloksia ole julkaistu normaaliin tieteelliseen tapaan. Lieksan julistaminen meteoriitiksi vuonna 2017 olikin koulukirjaesimerkki toiminnasta nimeltä science by press release, joka ei yleisesti hyväksyttyjä tieteellisen tutkimuksen kriteerejä täytä. Suomesta on näin ollen edelleen löydetty vain 13 kansainvälisesti hyväksyttyä meteoriittia, eikä niiden joukossa ole yhtään rautameteoriittia.2 Synkän rautatunnelin päissä alkoi kuitenkin viime vuonna näkyä heikkoa valonkajoa kahdesta hieman odottamattomastakin suunnasta.
Marylandin Lieksa
Viime vuonna Yhdysvalloissa, University of Marylandissä työskentelevän, meteoriitteja ja muita avaruuskiviä vuosikymmeniä erittäin ansiokkaasti tutkineen geokemian professori Richard J. Walkerin tutkimusryhmässä tehtiin rautameteoriittejä käsitellyt maisterin tutkielma, sikäläinen gradu siis. Emily Chiappen tutkielman nimi on Genetics, Ages, and Chemical Compositions of the Group IIIE Iron Meteorites and the Iron Meteorite Lieksa. Tässä suomalaisten meteoriittioletettujen näkökulmasta äärimmäisen kiinnostavassa työssä siis tutkitaan IIIE-ryhmän rautameteoriittien alkuperää, ikää ja kemiallista koostumusta, sekä hieman yllättäen kaupan päällisinä myös Lieksan rautaa. Lieksaa oli Luomuksesta Marylandiin päätynyt 13 g:n kappale.
Chiappe tutki Lieksaa erittäin monipuolisesti. Analyysien yksityiskohtiin ei tässä ole tarvetta uppoutua, vallankin kun tutkielma on, kuten pitääkin, kaikkien vapaasti luettavissa. Eräisiin Lieksan rautakappaletta koskeviin tutkielman tärkeimpiin johtopäätöksiin kannattaa kuitenkin perehtyä hieman tarkemmin.
Yksi viimeisen reilun kymmenen vuoden merkittävimpiä edistysaskeleita meteoriittitutkimuksessa on se havainto, että metalli-isotooppien (lähinnä kromi, nikkeli, titaani, wolframi, rutenium eli ruteeni ja etenkin molybdeeni) näkökulmasta meteoriitit pohjimmiltaan jakautuvat vain kahteen, niiden syntysijoja heijastavaan päätyyppiin. Meteoriittitutkijat puhuvat, osittain hieman hämäävästi, hiilikondriittisesta lähteestä (carbonaceous chondrite reservoir, CC) ja ei-hiilikondriittisesta lähteestä (non-carbonaceous chondrite reservoir, NC). Hämäävää tämä terminologia (kuten myös vähän hiiltä sisältävien kondriittien kutsuminen hiilikondriiteiksi – mutta se on taas toinen tarina) on siinä mielessä, että muutkin kuin hiilikondriitit voivat olla CC-tyypin meteoriitteja. Esimerkiksi osa rautameteoriiteista on peräisin hiilikondriittisesta lähteestä.
Oleellista tässä uudessa jaottelussa on, että Jupiterin kasvu aurinkokunnan ensimmäisen muutaman miljoonan vuoden aikana esti tehokkaasti eri lähteistä peräisin olevan aineksen sekoittumisen. Niinpä Jupiterin radan ulkopuolelle jäi hiilikondriittinen lähde, sen sisäpuolelle puolestaan muut kappaleet.
Myöhemmin Jupiterin kasvun ja radan mahdollisen edestakaisen liikuskelun vuoksi aines pääsi hieman sekoittumaan. Tämä selittää sen, että nykyisellä asteroidivyöhykkeellä esiintyy alkujaan sekä CC- että NC-lähteestä peräisin olevia kappaleita.
Emily Chiappen tutkielman Lieksaa koskevan osuuden perustavanlaatuisin havainto koskeekin juuri luokittelua NC- tai CC-tyypin meteoriitiksi. Hänen molybdeeni-, ruteeni- ja wolframi-isotooppianalyysiensä tulos oli varsin selvä: Lieksan rautakappale vastaa isotooppikoostumukseltaan NC-tyypin meteoriitteja. Toisin sanoen sen emäkappale muodostui Jupiterin radan sisäpuolella. Lieksan möllykkä lienee varsin suurella todennäköisyydellä ensimmäisiä ellei peräti ensimmäinen suomalainen meteoriitti tai meteoriittikandidaatti, jolle tämä perustavanlaatuinen määritys on saatu tehtyä. Wolframi-isotooppien avulla selvisi sekin, että Lieksan emäkappaleen rauta- ja silikaattiosat erkaantuivat toisistaan 1,5 ± 0,8 miljoonaa vuotta sen jälkeen kun aurinkokunnan varhaisimmat kiinteät kappaleet eli ns. kalsium-alumiinisulkeumat muodostuivat.
Isotooppitutkimusten lisäksi Chiappen opinnäytteessä tutkittiin ns. platinaryhmän metalleja ja muita geokemiallisessa mielessä raudan tapaan käyttäytyviä alkuaineita. Ne ovat erittäin käyttökelpoinen työkalu luokiteltaessa meteoriitteja. Lieksan kappaleen metallien runsauden ja etenkin niiden keskinäisten suhteiden perusteella ei kuitenkaan löytynyt vastaavuutta minkään nykyisen rautameteoriittiluokan kanssa.
Tämä ei silti tarkoita, etteikö Lieksa voisi olla rautameteoriitti tai vallankaan sitä, että analyyseissä olisi ongelmia. Tätä kirjoittaessani nimittäin tunnetaan 146 virallisesti hyväksyttyä rautameteoriittia, jotka eivät sovi mihinkään tämänhetkiseen meteoriittiluokkaan. Tämä on reilut kymmenen prosenttia kaikista hyväksytyistä rautameteoriiteista. Kyse on vain siis siitä, että käytössä oleva luokitussysteemi ei ole aukoton ja että luonto tuppaa olemaan aika monimutkainen.
Chiappen tutkimuksissa lähin yhteensopivuus löytyi Lieksan rautasirpaleen ja ns. pääryhmän pallasiittien välillä. Pallasiitit ovat harvinaisia kivirautameteoriitteja, joita tunnetaan tällä hetkellä 162 kappaletta. Yksi kuuluisimmista pallasiiteista on viime vuonna putoamisensa 120-vuotisjuhlia viettänyt Marjalahti.
Pallasiiteissa nikkeliraudan sisällä on oliviinikiteitä. Tässä vaiheessa kannattaa muistaa, että GTK:n läpivalaisututkimuksissahan todettiin, että noin 20 % Lieksan meteoriittikandidaatista oli silikaattiainesta ja enimmäkseen nimenomaan oliviinia, mikä tietysti tukee pallasiittiajatusta. Chiappen tutkimukset eivät todistaneet, että Lieksan rauta olisi pääryhmän pallasiitti, mutta tämänhetkisten tulosten valossa sitä ei voitu sulkea pois. Varmistus suuntaan tai toiseen vaatisi lisätutkimuksia. Joka tapauksessa on kutkuttavaa ajatella, että Lieksa saattaisi olla jo maamme toinen Marjalahden kaltainen harvinaisuus.
Lieksan neljäs rautakappale
Jo Lieksan kolmannen kappaleen löytänyt Pekka Kokko onnistui 10.7.2017 7.10.2017 löytämään Löpönvaaran tienoilta myös neljännen, noin 164-grammaisen rautamöykyn. Jarmo Moilasen mukaan sen osin puolipallomainen ”muoto on hyvin omituinen” ja siinä ”on tolkuttoman paljon fosforia” ollakseen meteoriitti. Niinpä se oli Geologian tutkimuskeskuksessa tulkittu työkoneiden osien valmistuksessa käytetystä jauhemetallista valmistetuksi kappaleeksi.
Viime syksynä kuului Turusta kuitenkin positiivisessa mielessä kummia. Laura Kotomaa oli nimittäin tehnyt Lieksan neljännestä rautakappaleesta Turun yliopistoon pro gradu -tutkielman nimeltään Classification of iron meteorites and description of mineralogy, geochemistry, and texture of the Lieksa-4 meteorite. Jostain syystä gradua vain ei saa luettavaksi muualla kuin Turun yliopiston toimipisteissä. Onneksi gradun tiivistelmä sentään on vapaasti luettavissa. Lisäksi Kotomaa kollegoineen kirjoitti aiheesta kokousabstraktit niin marraskuun Lithosphere 2022 -symposiumiin kuin lyhyesti viime maaliskuun 1st GeoDays -kokoukseenkin. Niiden pohjalta saa jo kohtalaisen käsityksen siitä, mitä Lieksan neljännestä rautakappaleesta tällä hetkellä tiedetään.
Kotomaan ja kollegoiden mukaan Lieksan neljäs rautakappale todellakin sisältää poikkeuksellisen paljon fosforia, peräti neljä painoprosenttia. Nikkelin (11 p.-%) ja raudan (84 p.-%) pitoisuudet ovat jokseenkin normaaleja rautameteoriiteille, mutta erityisesti fosforin runsaus tekee sen luokittelemisesta hankalaa. Chiappen tutkiman ensimmäisen Lieksan meteoriittiehdokkaan tapaan Kotomaa ehdottaakin, että myös Löpönvaaran neljäs rautapalanen pitäisi ”luokitella” luokittelemattomaksi.
Koska Kotomaan ja Chiappen tutkimusmenetelmät poikkesivat merkittävästi toisistaan, tulokset täydentävät mukavasti kokonaiskuvaa Lieksan raudoista, mutta toisaalta tekevät keskinäisen vertailun vaikeaksi. Mineralogisesti Lieksan nelonen koostuu painoprosentteina ilmaisten noin 70 %:sti kamasiitista (eli metallurgien alfa-raudasta, α-Fe,Ni) ja 20 %:sti maanpäällä erittäin harvinaisesta mutta rautameteoriiteissa yleisestä schreibersiitistä ((Fe,Ni)3P). Troiliittia (FeS) on vain alle prosentti.
Koska Lieksan neljäs rautakimpale sisältää vain kamasiittia eikä toista nikkelirauden muotoa taeniittia (γ-Fe,Ni), siinä ei myöskään esiinny monille rautameteoriiteille (oktaedriiteille) ominaista Widmanstättenin lamellirakennetta. Sen sijaan siinä nähdään Neumannin viivoja.3 Ne ovat rautameteoriittien toiselle rakenteelliselle pääryhmälle, heksaedriiteille, tyypillisiä tasomaisia rakenteita, joskin niitä tavataan joskus harvoin myös muissa rautameteoriittityypeissä. Ne ovat ns. mekaanisia kaksoslamelleja, jotka syntyvät šokkipaineen eli käytännössä törmäyksen nitkauttaessa kamasiitin kidehilaa. Neumannin viivat ovat siis hyvin vahva todiste sen puolesta, että Lieksan neljäs rautameteoriittikandidaatti todellakin olisi meteoriitti.
Sihote-Alinin rautameteoriitin sahatulla pinnalla näkyy selkeitä Neumannin viivoja. Keskellä oleva tummempi muikula on troiliittia. Kuva: André Knöfel / https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7803661 / CC BY-SA 3.0 de.
Lieksan nykytilanne
Jos hyväksytään se ajatus, että Lieksan ensimmäinen ja neljäs rautalöytö ovat meteoriitteja, on tilanne alkuperäisen muinais-Lieksan ilmakehään syöksyneen kappaleen synnyn kannalta hyvin mielenkiintoinen. GTK:n, Chiappen ja Kotomaan tutkimukset ja niistä raportointi ovat kaikki hyvin erilaisia, joten luotettavaa kuvaa ykkös- ja nelosmurkulan yhteneväisistä piirteistä ja eroista on erittäin vaikea saada. Se on joka tapauksessa selvää, että erilaisten koostumusten yhteensovittaminen ei ole aivan suoraviivaista. Vaihtoehtoja on kuitenkin paljon.
Tällä hetkellä on tiettävästi esimerkiksi täysin auki, edustavatko Lieksan rautapalaset jonkin planetesimaalin rautaista ydintä (ns. magmatic iron meteorites) vai kenties jossain pienemmässä kiteytymisympäristössä, esimerkiksi törmäyssulakerroksessa, syntyneitä meteoriitteja (ns. non-magmatic iron meteorites). Molemmissa tapauksissa erilaiset sulan koostumusta hiljalleen muuttavat fraktioivat kiteytymisprosessit, sulien sekoittuminen ja lopulta törmäyksen synnyttämä murskautuminen ja mahdollinen uudelleenkasautuminen voivat aikaansaada kappaleen, jossa koostumus vaihtelee merkittävästi pienelläkin alueella. Vaikka Lieksan rautakappaleiden välillä siis vaikuttaakin olevan huomattavia koostumuksellisia eroja, voidaan ne silti ainakin vajavaisen nykytiedon valossa selittää alkujaan yhdeksi kappaleeksi ilman suurempaa älyllistä väkivaltaa.
Tätä kirjoittaessani Lieksan nimeä ei siis näy virallisessa meteoriittiluettelossa. Siksipä siitä ei edelleenkään sovi puhua meteoriittina (blogiteksti tästä aiheesta lienee tulossa vielä vapuksi). Chiappen ja Kotomaan tutkimustöiden perusteella näyttää kuitenkin entistäkin varmemmalta, että ainakin ensimmäinen ja neljäs Löpönvaaran rautakappale todellakin ovat meteoriitteja. Viiden–kuuden vuoden takaiseen tilanteeseen verrattuna asiat ovat tällä hetkellä myös sikäli paljon paremmin, että ainakin tutkimustulokset ovat periaatteessa julkisia, vaikkeivat vertaisarvioituja.
Julkisesti on tietääkseni kerrottu viidestä Lieksan rautakappaleesta, mutta eri asia on, kuinka paljon niitä on vuosien varrella maastosta oikeasti löydetty. Kysymysmerkkejä on senkin suhteen, päätyvätkö mahdolliset löydöt tutkijoille, tutkivatko he niitä, ja julkistavatko he mahdollisia tuloksiaan. Kun Löpönvaaran ensimmäinen rautakimpale löydettiin, siitä puhuttiin jopa kansallisaarteena. Siihen nähden Lieksan rautakappaleita edelleen ympäröivä salamyhkäisyys tuntuu näin avoimen tieteen ystävästä hieman erikoislaatuiselta. Jostain jotain varmaan kertoo sekin, että helpoimmin tietoa Lieksan rautameteoriittioletetusta on saatavilla amerikkalaisen maisterivaiheen opiskelijan opinnäytetyöstä.
Joka tapauksessa viimeisen vuoden aikana Lieksan rautameteoriittioletettujen tutkimuksessa on opinnäytteiden myötä otettu valtaisia loikkia eteenpäin. Tämä on tietysti erittäin kannatettavaa ja arvokasta toimintaa. Toivottavasti tämä johtaa ennen pitkää siihenkin, että tulevissa blogiteksteissä ei tarvitse enää etsiä kiertoilmauksia, vaan kansainvälisen hyväksynnän myötä voi ihan suoraan puhua ”Lieksan rautameteoriitista”.
1Posterit ovat puheiden ohella toinen perinteinen tapa esittää tutkimusten alustavia tuloksia tieteellisissä kokouksissa. Kokouspostereita säestää aina varsinainen kokousabstrakti eli aiheesta kirjoitettu mitaltaan hyvin vaihteleva juttu, joka ei kuitenkaan käy läpi vertaisarviointia. GTK:n tutkijoiden posterista ei käy ilmi, mihin kokoukseen se mahdollisesti liittyy, eikä aiheesta ilmeisesti ole kirjoitettu abstraktia.
2Jos tarkkoja ollaan, virallisesti Suomesta on löydetty 12 meteoriittia, sillä Meteoritical Society valitettavasti laskee vuonna 1902 löydetyn Marjalahden pallasiitin venäläiseksi. Toki Marjalahti sijaitsee nykyisin Venäjän puolella rajaa ja autonominen Suomi oli löytöhetkelläkin osa Venäjää, mutta eihän tämä siitä venäläistä tee. Marjalahtea tutki ensimmäisenä väitöskirjassaan suomalaismeteoriittien merkittävin varhainen tutkija, sipoolaissyntyinen mineralogi Leonard Borgström (Johan Henrik Leonard Borgström, julkaisuissa myös Leon. H. Borgström, 1876–1954), joka teki työuransa lähinnä Helsingin yliopiston ylimääräisenä mineralogian professorina. Marjalahden pallasiitti on sikälikin merkittävä, että sen oliviinikiteitä käytettiin pitkään ja käytetään osin edelleenkin yleisenä standardimateriaalina geokemiallisessa analytiikassa. Marjalahden pääkappaletta säilytetään Helsingissä Luonnontieteellisen keskusmuseon Luomuksen kokoelmissa.
3Neumannin viivojen löytöhistoriaan liittyy paljon hyvin yleisiä virhekäsityksiä, joten käytänpä alaviitteen suoman tilaisuuden hyväkseni oikaistakseni niitä edes pieneltä osin.
Neumannin viivat löysi Braunaun rautameteoriitista itävaltalainen(?) mineralogi Johann Georg Neumann. Hän ei ole sama henkilö kuin saksalainen kirkkohistorioitsija ja teologi Johann Georg Neumann (1661–1709), jonka kuvaa kuitenkin silloin tällöin hänen mineralogitäyskaimansa yhteydessä käytetään. Mineralogi Johann Georg Neumann ei myöskään ole sama mies kuin huomattavasti kuuluisampi saksalainen mineralogi Franz Ernst Neumann (1798–1895), jonka kunniaksi Neumannin viivojen löytäminen valitettavan monesti annetaan. Tämä virhe esiintyy ainakin useissa muutoin erittäin ansiokkaissa ja suosituissa O. Richard Nortonin (1937–2009) meteoriittikirjoissa. Oletankin, että tämä Nortonin lipsahdus on yleisen harhaluulon taustalla.
Neumann piti Wienin luonnontieteen ystävien viikkokokouksessa 21.1.1848 esitelmän nimeltään ’Structur des Braunauer Meteoreisens’ nykyiseen Tšekkiin vuonna 1847 pudonneen Braunaun rautameteoriitin rakenteesta. Kuuluisa itävaltalainen mineralogi Wilhelm Haidinger (Wilhelm Karl Ritter von Haidinger, 1795–1871) kokosi saman vuoden elokuussa perustamansa ja johtamansa yhdistyksen julkaisuun ’Berichte über die Mittheilungen von Freunder der Naturwissenschaften in Wien (IV. Band. Nr. 1–6)’ tiivistelmät esitelmistä. Tuo ilmeisesti Haidingerin kirjoittama tiivistelmä on tiettävästi ensimmäinen kirjallinen maininta Neumannin viivoista. Jo siinä esitetään niiden syntyneen kaksostumalla.
Tiivistelmän lopussa kerrottiin varsinaisen tutkimusartikkelin olevan työn alla. Neumannin artikkeli ’Ueber die krystallinische Structur des Meteoreisens von Braunau’ ilmestyikin luultavasti jo vuonna 1849 Haidingerin toimittamassa lehdessä ’Naturwissenschaftliche Abhandlungen’ (muutamien lähes samannimisten lehtien vuoksi tätä kutsutaan joskus myös jälkiviisaasti nimellä ’Naturwissenschaftliche Abhandlungen Wien’). ”Luultavasti” siksi, että nykyisin helposti sähköisesti saatavilla oleva kirjamuotoinen yli 500-sivuinen kokoelmanide (Dritter Band in zwei Abtheilungen) on vuodelta 1850, mutta ilmeisesti lehtimuotoinen julkaisu tapahtui jo vuoden 1849 puolella. Vanhojen julkaisuvuosien selvittäminen tahtoo usein olla hieman hankalaa.
Laitetaanpa tähän loppuun vielä Neumannin piirroskaavio Braunaun meteoriitin Neumannin viivojen sijoittumisesta heksaedriin nähden, osin ihan vain siitäkin ilosta, että useimmat riittävän vanhat kuvat ja tutkimukset ovat kaikkien vapaasti ja luvallisesti käytettävissä.
Päivitys 27.5.2024: Korjattu Lieksan neljännen rautakappaleen eli Löpönvaaran löytöpäivä ja lisätty korjauksen yhteyteen linkki. Löpönvaara hyväksyttiin meteoriitiksi toukokuussa 2024. Asiasta kiinnostuneiden kannattaa ehkä lukaista siitä kirjoittamani blogiteksti. Saman jutun alaviitteissä käyn läpi lyhyesti myös löytöpäiväsekoilun.