Mitä jos Aurinko sammuisi? – Nasan tieteilijä mokasi laskelmissaan, mutta saikin vastauksen spekulaatioon

Jos Aurinko sammuisi, Maapallo jäätyisi ja kaikki elämä kuolisi muutamassa päivässä tai viikossa, eikö vain?

Tällaisia liioittelevia spekulaatioita löytyy internetistä yksi toisensa jälkeen, mutta totuus on täysin toinen.

Mannerilmastoissa talvi koittaisi toki nopeasti, mutta trooppisten valtamerten lopullisessa jäätymisessä edes pinnaltaan kestäisi useita vuosia, jopa noin 10 vuotta.

Lue myös: Onko talvesta tulossa tavallista lämpimämpi? Ilmatieteenlaitos: Koronatilanne voi lisätä kaamosoireilua

Mokasta olikin hyötyä

Tarkka aikamäärä riippuisi luonnollisesti siitä, miten syvältä valtameri sekoittuisi ennen jäätymistään.

Lopullista totuutta tähän kysymykseen on hyvin vaikea saada selville, mutta yhden mahdollisen vastauksen asiaan sai selville Nasalla työskentelevä ilmastotieteilijä Chris Colose parisen vuotta sitten – vieläpä vahingossa.

Colose näet kertoi Twitterissä kesäkuussa 2018, että eräässä mallitustutkimuksessa hän painoi vahingossa nollaa väärään kohtaan: auringonsäteilyn määrän kohdalle.

Niinpä simulaatio ei kuvannutkaan realistista tilannetta, vaan spekulaatiota, jossa lähtötila oli normaali, mutta Aurinko yhtäkkiä sammunut.

Lue myös: Nasa sai jälleen yhteyden legendaariseen Voyager 2:een – 43-vuotias avaruusluotain on päässyt jo lähes 19 miljardin kilometrin päähän maasta

Troopiikissa jäätymistä odoteltaisiin pisimpään

Colose päätti olla hylkäämättä tuloksia, sillä ne paljastivat vastauksen yllä mainittuun kysymykseen. Simulaation mukaan kestäisi noin 4 vuotta, ennen kuin valtameret alkaisivat jäätyä laajassa mitassa lainkaan normaalin talvisen alueen ulkopuolelle.

Kuluisi jopa 11 vuotta ennen kuin pinnan jäätyminen tropiikissa olisi edennyt loppuun asti.

Meren jäätyminen pohjaan asti olisi vielä oma asiansa; siinä kuluisi luultavasti vuosimiljoonia.

Ensimmäisen neljän vuoden aikana Maan keskimääräinen pintalämpötila olisi Colosen mukaan –10 ja –15 asteen välillä, kun huomioidaan sekä mantereet että meret. Mantereilla olosuhteet tosin kävisivät kylmiksi. Jos merten yllä lämpötila olisi keskimäärin vaikkapa +5 astetta, –10 asteen globaali keskiarvo tarkoittaisi mannerten yllä osapuilleen 45 asteen pakkasia.

Juttu jatkuu twiitin jälkeen.

Elämä jatkuisi jonkin aikaa

Colosen arviot siitä, miten kauan merillä kestäisi jäätymisen alkuun ja loppuun, ovat varsin pitkiä. Pelkän vuodenaikaisvaihtelun perusteella voisi luulla, että pohjoisten ja eteläisten merialueiden jäätyminen jossakin määrin alkaisi jo aiemmin.

Colosea ei tavoitettu sähköpostitse kertomaan lisätietoa hänen käyttämänsä ilmastomallin yksityiskohdista. Ilmastomallit nimittäin simuloivat merien fysiikkaa hyvin erilaisin tavoin, ja tällä seikalla voi olla ratkaiseva merkitys siihen, miten realistisesti Colosen malli ennustaa meriveden sekoittumista.

Useiden vuosien suuruusluokka on yhtä kaikki täysin oikea, minkä voi todeta yksinkertaisella päässälaskulla ja pienellä fysikaalisella järkeilyllä. Laskua varten riittää arvioida meren sisältämä energia ja sen lämpöhäviöt pinta-alayksikköä kohden. Nämä laskut (alempana) antavat tulokseksi pyöreästi jotakin 4 ja 15 vuoden väliltä.

Niinpä ei hätää. Jos Aurinko sammuisi, elämä Maapallolla jatkuisi vielä jonkin aikaa. Pimeässä kylläkin, mutta jatkuisi.

Lue myös: Lapin ällistyttävät revontulet tallentuivat videolle – kokenut revontulikuvaaja hehkuttaa: "Yksi näyttävimmistä taivaista, jonka olen nähnyt"

Energiaa kymmeniä gigajouleja per neliömetri

Valtameret sekoittuvat normaalitilanteessa pitkällä aikavälillä noin 200 metriin asti. Tämän syvyyden alapuolella alkaa lämpimillä alueilla niin sanottu termokliini eli lämpötilan harppauskerros, jossa lämpötila laskee nopeasti syvemmälle mentäessä.

Jos Aurinko sammuisi, olisi täysin epärealistista olettaa, että lämmintä trooppista pintavettä jäisi jäljelle lainkaan.

Tyynenmeren lämpimimmillä alueilla pintavesi on noin 29-asteista eli noin 31 astetta jäätymispisteen yläpuolella. 200 metriä kertaa 31 astetta kertaa lämpökapasiteetti 4,18 kJ/kg/K tekee 26 gigajoulea neliömetrille.

Lue myös: USA:n avaruushallinto Nasa kertoo kiinnostavasta Kuuta koskevasta uudesta tieteellisestä löydöstä

Heti Auringon sammuttua Maapallo kylmenisi avaruuteen 340 watin teholla per neliömetri. Tämä luku on tarkka ja perustuu siihen, että Maan lämpötila on tasapainossa Auringon säteilyn kanssa.

Miten luku kehittyisi mannerten kylmetessä, ei ole aivan selvää. Toisaalta Maan keskilämpötila jäähtyisi, mikä vähentäisi lämpösäteilytappioita yläilmakehästä. Toisaalta jääkylmiltä mantereilta valuva ilma alkaisi viilentää meriä.

Noin 1 000 päivää

Heitettäköön insinöörin suuruusluokka-arviona, että valtamerten keskimääräinen viilenemistahti olisi 300 W/m². Näistä saadaan arvioksi jäätymiseen melko tarkkaan 1000 päivää eli noin 3 vuotta.

Tämä luku on kuitenkin todennäköisesti liian pieni. Lienee mahdollista, että trooppisen Tyynenmeren noin 2-asteinen pohjavesi ei sekoittuisi kokonaan, mutta harppauskerroksen ja pohjavesien välissä on noin kilometrin mittainen patja 2–10-asteista eli keskimäärin noin 6-asteista vettä.

Tämä kerros viilenisi ainakin mainittuun +2 asteeseen. Niinpä jäätyminen kestäisi ainakin 4,5 vuotta.

Lue myös: Nasa ryhtyy tiistaina uskaliaaseen koitokseen: Luotain suutelee 5 sekunnin ajan tappaja-asteroidia, joka saattaa törmätä Maahan 2100-luvulla

Jos taas koko vesipatja keskimäärin 5 kilometrissä sijaitsevaan merenpohjaan asti sekoittuisi jäätymispisteeseen –2 °C, kestäisi jäätyminen peräti 13 vuotta.

Kun otetaan huomioon epävarmuus siinä, miten suuria meren lämpöhäviöt olisivat, saadaan suuruusluokkahaitariksi osapuilleen 4–15 vuotta. Colosen simulaation kertoma 11 vuotta on pitkä aika, mutta osuu tälle välille.

Yllä olevissa hahmotelmissa on huomioitu se, että merivesi on tiheintä jäätymispisteessään, joka on tarkalleen –1,9 °C. Makea vesi on tiheimmillään selvästi jäätymispisteen yläpuolella 4,0 asteessa – kuten tunnettua – mutta meren suola sekoittaa tämän ilmiön.

Lue myös: Mihin Marsin vesi on kadonnut? Tutkijat saattaneet löytää yhden puuttuneen palan mysteeriin

Mistä ovat peräisin Linnunradan sisältä tulevat mystiset radiosignaalit? Kanadalaistutkijat kurkistivat superteleskoopilla avaruuteen ja löysivät "syyllisen"

Nasa sai jälleen yhteyden legendaariseen Voyager 2:een – 43-vuotias avaruusluotain on päässyt jo lähes 19 miljardin kilometrin päähän maasta