Kesällä 1816 pohjoisella pallonpuoliskolla elettiin outoja aikoja: Lumimyrskyt tuiversivat kesäkuussa New Yorkissa, ja raekuurot takoivat Lontoota pitkin kesää. Kiinassa kylmyys ja tulvat tuhosivat riisisadon, ja Irlannissa perunat mätänivät maahan, kun kahdeksaan viikkoon ei ollut yhtään sateetonta päivää.
Sveitsissä nälkäiset ryöstivät leipomoita, kun leipäviljan sadot oli menetetty, ja Saksassa seuraava vuosi nimettiin "kerjäläisten vuodeksi", mutta kukaan ei voinut tuolloisessa maailmassa tietää, että sään katastrofaalisten ääri-ilmiöiden syy oli maapallon toisella puolella Indonesiassa.
Sumbawan saarella sijaitsevan Tambora-tulivuoren purkaus huhtikuussa 1815 on historiallisen ajan suurin. Purkauksen ja sen aiheuttaman tsunamin arvioidaan tappaneen kymmeniätuhansia ihmisiä. Jos mukaan lasketaan nälän perässä levinneiden tautien uhrit, kuolleiden luku noussee miljoonaan. Ja silti Tamboran purkaus oli liian pieni, jotta se laskettaisiin superpurkaukseksi.
Tutkijat ovat arvioineet, että maapallon keskilämpötila putosi miltei kaksi astetta Tamboran purkausta seuranneena vuonna 1816.
Tambora murahtelee silloin tällöin. Voisiko vuoden 1815 kaltainen purkaus toistua? Yhdysvaltain geologisen tutkimuskeskuksen USGS:n vastaukset ovat "melkein taatusti ei" ja "todennäköisesti ei satoihin tai tuhansiin vuosiin".
Vastaukset kertovat hyvin siitä, että seismologeilla on keinot pitää tulivuoria silmällä, ja niiden menneestä käytöksestä voidaan ennustaa tulevaa, mutta sataprosenttista varmuutta niiden aikeista ei voida saada.
Viime kuussa Tongassa purkautunut Hunga-Tonga Hunga-Ha’apain tulivuori tuotti jonkinmoisen yllätyksen, sanoo Turun yliopiston maantieteen professori Jukka Käyhkö.
Yllätys ei toki ollut se, että subduktiovyöhykkeellä sijaitseva tulivuori purkautui, vaan räjähdyspurkauksen rajuus.
Subduktiovyöhykkeellä merellinen mannerlaatta painuu joko mantereisen tai toisen merellisen laatan alle.
Tongassa taisi käydä niin, että tulivuoren jo hieman purkauduttua sen magmasäiliöön pääsi merivettä, joka voimisti räjähdystä, Jukka Käyhkö sanoo.
Lisäksi tulivuoren päällä on suhteellisen ohuelti vettä, vain 250 metriä; alhainen vedenpaine mahdollisti kaasukuplien muodostumisen, hän lisää.
Hunga-Tonga Hunga-Ha’apain kraatterin sijainti oli kovalle räjähdykselle ilmeisesti ihanteellinen, "kultakutrisyvyydessä". Samaa Kultakutri-sadusta saatua vertausta käytetään Maan elämälle erinomaisesta etäisyydestä Auringosta: ei liikaa, ei liian vähän.
– Subduktiovyöhykkeillä – kuten Tyynenmeren tulirenkaalla – räjähdyspurkaukset ovat tavallisia matalassa meressä mutta eivät syvällä, missä paine estää kaasujen erottumisen, sanoo Helsingin yliopiston vieraileva tutkija, geologi Jussi Heinonen.
Magmassa puolestaan on paljon sitkautta aiheuttavaa piitä sekä räjähtävyyttä aiheuttavia volatiileja, toisin kuin tavanomaisten laakeiden kilpitulivuorien basalteissa, jollaisista on muodostunut muun muassa Havaiji, Heinonen kertoo.
Hunga-Tonga Hunga-Ha’apain purkaus oli maailman suurin tulivuorenpurkaus kolmeen vuosikymmeneen. Pyroklastista ainetta kohosi kolmeenkymmeneen kilometriin, stratosfääriin asti, minne päästyään sillä on potentiaalia levitä laajalle sumentamaan auringonvaloa ja pudottamaan lämpötilaa.
Purkaus oli kuitenkin niin lyhyt, vain kymmenen minuuttia, ettei tuhkasta arvioida koituvan ydintalvivaikutuksia.
Superpurkauksen jäljiltä ilmasto sen sijaan voi viiletä jopa kymmenen astetta jopa kymmenen vuoden ajan, sanoo Jussi Heinonen.
– Tropiikissa se ei olisi fataalia, mutta mikä vaikutus olisi Suomen leveysasteilla? Sepä onkin mielenkiintoinen kysymys, johon en osaa vastata, koska modernin sivilisaation aikana ei ole tapahtunut superpurkauksia.
Muinaisten purkausten vaikutusten jäljille on päästy epäsuoran havaintoaineiston perusteella, muun muassa Grönlannin jäätikköihin tallentuneiden tuhkamuistojen avulla.
– Tarkkojen mittausten ajalla, noin 150 vuoden aikana, tulivuorenpurkausten viilentävät vaikutukset ovat kestäneet pari, kolme vuotta. Vaikutus voi tietysti olla pitempikin, mutta sitä ei pysty enää identifioimaan hälystä, kertoo Jukka Käyhkö.
Maailman kaikkien tulivuorien syntytarina ei ole samanlainen.
Islanti on esimerkki siitä, miten mannerlaattojen erkaantuessa maapallon sisältä puskee uutta merenpohjaa ja joskus saariakin. Tyynenmeren tulirenkaalla ja myös muun muassa Italiassa mannerlaatta sen sijaan sukeltaa toisen alle.
– Koulukirjoissa joskus puhutaan kitkalämmöstä tulivuorten tekijänä, mutta syynä on sukeltavaan kuoreen sitoutunut merivesi, joka niin sanotusti alkaa kiehua. Maapallon vaippakerros olisi muuten sulamaton, mutta veden takia se sulaa, ja siitä syntyy tulivuori, Jussi Heinonen selittää.
Veden ja kiviaineksen sekoituksen sisältämien kaasujen vuoksi tällaisilla tulivuorilla on räjähdyspurkausten riski, elleivät pienet purkaukset tyhjentele magmasäiliötä välillä. Siksi esimerkiksi Etnaa voisi kutsua vaikkapa vilkkaaksi mutta lempeäksi, onhan sillä tapana puhaltaa riskit ajoissa ulos.
Tulivuoria syntyy myös mannerlaattojen keskelle, niin sanottujen kuumien pisteiden kohdalle. Ne ovat erittäin kuumia nousuvirtauksia, pluumeja, jotka tulevat hyvin syvältä maapallon sisältä, jopa ytimen rajapinnalta asti, vähän niin kuin liike laavalampussa, Heinonen vertaa.
– Jos pluumi osuu meren keskelle, jossa kuori on aika ohut, sinne tulee basalttisia saaria, kuten Havaijin saariryhmä. Mantereella päällä voi olla sata kilometriä kivikehää, josta mukaan sekoittuu kuoren aineksia, ja tuloksena on Yellowstonen kaltainen räjähtävä tulivuori.
Yhdysvaltalaisen Smithsonian-instituutin ajantasaisen tietokannan mukaan parhaillaan on meneillään 48 tulivuorenpurkausta. Viime vuonna niitä kirjattiin 75.
Tulivuoria, joiden purkaus olisi suureksi vaaraksi, arvioidaan olevan kymmenkunta. Kaikkien sijainti tunnetaan, kertoo Heinonen.
– Kaikkien sellaisten tulivuorten, joista voisi tulla tuhansien vuosien mittakaavassa mantereen laajuista tuhoa, hän täsmentää.
Maapallon vulkanisuus aiheutti permikauden lopussa kaikkien aikojen suurimman sukupuuttoaallon. Siperiassa purkautui laavaa tauotta miljoona vuotta. Ihminen lämmittää ilmastoa nyt samaa vauhtia kuin purkaukset silloin; siinä ovat aikamoiset katastrofielokuvan ainekset, sanoo Jussi Heinonen.
Tulivuoren aikeista pysytään perillä seuraamalla magmasysteemin käytöstä seismografeilla, jotka mittaavat maankuoren tärinää. Myös vuoresta karkaavien kaasujen muutokset voivat olla vihje siitä, että jotakin radikaalia on tapahtumassa.
Voisiko jokin muukin tulivuori kuin Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai silti yllättää odottamattomalla käytöksellä?
– Tuohon on varmaan turvallisinta sanoa, että varmasti yllätykset ovat mahdollisia, niin kuin huomattiin, vastaa professori Jukka Käyhkö.
Yllättävyys tosin on suhteellista, hän lisää.
– Jos purkauksesta tiedetään viikkoja tai päiviä etukäteen, niin onko se enää yllätys? Ei se varmaan sillä tavoin pääse yllättämään, että ihan puun takaa tulisi. Mutta mikä on riittävä varoaika? Toinen kysymys on, uskovatko kaikki varoituksiin.
Kun Mount Saint Helens purkautui keväällä 1980, jotkut kieltäytyivät lähtemästä kotoaan selvistä varoitusmerkeistä huolimatta, Käyhkö kertoo. Washingtonin osavaltiossa sijaitsevan vuoren purkaus oli Yhdysvaltain historian tappavin. 57 ihmistä kuoli.
– Ja kyllähän monet väistivät Kanariankin viimevuotisen purkauksen virtaavaa laavaa hyvin pitkin hampain.
Evakuoinnit ovat ainoa asia, mitä ihminen voi tehdä, kun tulivuori antaa purkautumisen merkkejä. Mitään keinoja niin ison luonnonvoiman hillitsemiseen ei ole.
– Sen systeemin koko on niin valtava, se on niin syvällä maapallon kuoressa, ja siihen liittyy niin suuria lämpötiloja. Purkauksen voima voidaan ehkä jossakin määrin päätellä ennusmerkeistä, mutta ei sitäkään voi suoraan sanoa. Kyllä se osittain arpapeliä on, sanoo Jussi Heinonen.
Suurten tulivuorien ympäristöjen seurantaverkostot ovat kuitenkin nykyisin niin laajat ja tehokkaat, että evakuointeihin jää aikaa; suuret purkaukset pystytään ennustamaan päiviä tai ainakin tunteja etukäteen, hän sanoo.
– Pinatubon purkaus vuonna 1991 on hyvä esimerkki. Kun epätyypillisen käytöksen ensimmäiset merkit huomattiin ja pantiin lähialueiden evakuointi käyntiin, sillä säästettiin tuhansia ihmishenkiä.
Globaalia täystuhoa mikään tulivuori ei ole aiheuttanut, ei edes Sumatran saarella sijaitseva Toba, jonka 74 000 vuotta sitten purkautui rajummin kuin mikään muu tulivuori kahteen miljoonaan vuoteen. Se oli superpurkaus.
Vaikutukset ulottuivat kauas, se on selvää, mutta tutkijoilla on kiistaa siitä, kuinka perusteellisesti ne muuttivat koko ihmiskuntaa.
Jotkut tutkijat ovat tulkinneet globaalin kylmenemisen niin totaaliseksi, että ihmiset säästyivät nipin napin sukupuutolta. Antropologi Stanley Ambrose on laskenut lajissamme näkyvästä geneettisestä pullonkaulasta, että koko maailmassa henkiin jäi vain muutamia tuhansia nykyihmisiä.
– Joissakin arkeologisissa löydöissä ihmisten toiminnoissa ei kuitenkaan ole havaittu mitään eroa ennen Toban tuhkakerrosta ja sen jälkeen. Vaikutus on voinut riippua siitä, missä asuttiin, vaikka jossakin suojatussa solassa. Ilmasto kylmeni, mutta se ei tuhonnut ihmisyhteisöjä täysin, Jussi Heinonen päättelee.
PNAS-lehdessä viime kesänä julkaistun yhdysvaltalais-brittiläisen tutkimuksen kymmenet ilmastosimulaatiot tukevat arkeologisten löytöjen kertomaa Toban lämpötilavaikutusten suurista alueellisista vaihteluista. Simulaatioiden perusteella Aasiassa ja Euroopassa pudotusta oli vähintään neljä astetta, paikoin kymmenen. Afrikka säästyi paljon vähemmällä.
Tutkimuksen tekijät esittävät mallintamistapaansa keinoksi myös sen ymmärtämiseen, miten epätasaisesti superpurkaus voisi vaikuttaa nykyisenlaisiin yhteiskuntiin ja miten ympäristö- ja sosiaalisia uhkia voitaisiin lieventää.
Tuhkan pysymiseen ja leviämiseen ilmakehässä vaikuttaa paljon se, missä purkaus tapahtuu suhteessa planetaarisiin tuulijärjestelmiin.
Vaikka superpurkaus on väistämätön, sen aikataulu on niin arvaamaton ja todennäköisyys lähitulevaisuudessa niin pieni, että tuskinpa sen takia ryhdytään varautumissuunnitelmia miettimään.
Tieteenkään puolelta tuskin löytyy halukkaita spekuloimaan seurauksilla, tuumii professori Jukka Käyhkö.
– En tosin ihmettelisi, jos Yhdysvalloissa jokin kansallisen turvallisuuden porukka olisi Yellowstonen takia pelannut jonkinlaisen pelin siitä, mitä kaikkea superpurkauksessa tapahtuu. Mutta se saattaa olla sisäinen raportti, jota ei ole julkaistu.
Turun yliopistossa globaaleista muutoksista luennoiva Käyhkö kertoo ajankohtaisen esimerkin tulevaisuuden uhkiin suhtautumisen sokeasta pisteestä.
Kansainvälinen tutkijaverkosto Future Earth kysyi globaalimuutosten tutkijoilta syksyllä 2019, vain muutamia kuukausia ennen koronapandemian puhkeamista, mitä uhkia he pitivät todennäköisimpinä ja vaikutuksiltaan laajimpina kymmenen seuraavan vuoden aikana.
Lähes 300 tutkijan antamissa vastauksissa kärkeen nousivat hirmumyrskyt ja muut sään ääri-ilmiöt, biodiversiteetin hupeneminen, ilmastonmuutos ja vesikriisit.
– Pandemia ei ollut top-10:ssä, ei todennäköisyyden eikä myöskään vaikutusten suuruuden suhteen. Se oli hyvä osoitus siitä, miten tietyt jutut ovat pinnalla. Kauankohan jaksetaan pitää uutta pandemiaa todennäköisten listalla, kun tästä päästään eroon? Käyhkö pohtii.
Kuinka suurta tulivuorenpurkausta voidaan pitää todennäköisenä maapallon nykyisessä tektonisessa tilassa, kuoren rakenteen ja liikkeiden perusteella? Onko jossakin päin uhkaa dystopiaksi asti?
Jukka Käyhkö arvelee suurimmaksi uhkaksi kuuman pisteen, joka on mantereisen litosfäärilaatan alla Yellowstonen kansallispuistossa Yhdysvalloissa.
– Siellä on potentiaalia isoon possahdukseen, ja sen historiaa tunnetaan varsin hyvin. Tiedetään, että siellä on ollut valtavia purkauksia. Se varmaankin on isoin dystopia. Mutta sitten tietysti mahdollisia paikkoja on Indonesian suunnalla ja ylipäätään Tyynenmeren laatan reunamilla.
Jos Yellowstone on Yhdysvalloille aikapommi, onko se tikittävämpi kuin Kalifornian iso maanjäristys, jonka myös tiedetään olevan vain ajan kysymys?
– Maanjäristys olisi paikallisesti iso katastrofi, mutta Yellowstonen posahduksen vaikutukset olisivat globaaleja. Kerrannaisvaikutuksista on ilmeisen vaikeaa saada kiinni, Käyhkö vastaa.
Yellowstonessa tiedetään olleen kolme superpurkausta: 2,1 miljoonaa, 1,3 miljoonaa ja 640 000 vuotta sitten. Siitähän voisi laskea, että seuraavan purkauksen pitäisi tapahtua hetkellä millä hyvänsä. Kahteen purkausväliin perustuvalla laskelmalla ei todellisuudessa ole mitään arvoa.
Jussi Heinonen ottaa uhkaavimpien tulivuorten listalle myös italialaisen Campi Flegrein, joka on viime vuosina osoittanut heräämisen merkkejä. Euroopassa se on hänen mukaansa ykkösuhka.
Napolin lähellä sijaitsevan vuoren ison purkauksen vaikutukset näkyisivät tuhkakerroksena myös Suomessa, jos tuulensuunnat olisivat sopivat, hän sanoo.
Campi Flegrein viimeisimmästä poikkeuksellisen rajusta purkauksesta on 40 000 vuotta. Silloin tuhkaa kerrostui aina Venäjälle asti. Euroopassa outoa sadetta ihmettelemässä olivat nykyihmisten vastikään tullut pieni populaatio ja vihoviimeiset neandertalilaiset.
Moderniin elämäntapaansa luottava 750 miljoonan asukkaan Eurooppa joutuisi aivan toisenlaiselle koetukselle kuin he, jos Campi Flegreissä tapahtuisi superpurkaus.
Sen todennäköisyydelle on esitetty satojen tai tuhansien vuosien aikahaarukkaa. Arviot ovat vain arvioita, ne eivät sinänsä kerro mitään, mutta jos purkaus tapahtuisi sadan vuoden sisällä, se ei todellakaan olisi mikään yllätys, sanoo Heinonen.
– Mutta jos se tapahtuu huomenna, niin siitä yllätyn!
Entä Islanti? Superpurkauksen tai edes tongalaissaaren räjähdyskohtalon riski on kohtalaisen pieni, vastaa Jukka Käyhkö, joka on tutkinut vulkanismin aiheuttamia jäätikköjokitulvia Koillis-Islannissa.
– Laava on siellä juoksevaa ja purkaukset rauhallisia rakopurkauksia. Avautuvista raoista valuu laavaa. Mutta taskuina on kyllä myös jonkin verran hapanta laavaa, jollainen aiheuttaa räjähdyksiä, hän lisää.
Askjan tulivuoren kaldera on halkaisijaltaan kahdeksan kilometriä.
– Kyllä se purkaus on ollut melkoinen jysäys. Hekla aika useinkin possauttaa tefraa, ja maaperästä löytyvät Heklan esihistorialliset tuhkakerrokset ovat tosi paksuja, Käyhkö kertoo.
Suhteellisen tavallisenkin kokoinen purkaus voi toisaalta tuottaa harmia nykyisenkaltaiselle elämänmenolle. Moni muistanee vielä, miten Eyjafjallajökull lopetti lentoliikenteen Euroopassa vuonna 2010.
– Olihan se iso purkaus mutta ei valtava. Islannissa osa tulivuorista on isojen jäätiköiden alla, myös Eyjafjallajökull. Purkaukseen tuli mukaan paljon vettä ja höyryä, ja tuulet sattuivat olemaan kohdallaan, mikä työnsi tuhkaa Euroopan päälle, sanoo Jussi Heinonen.
Hänenkään mukaansa Islannissa ei ole odotettavissa purkauksia, jotka syytäisivät ilmakehään valtavasti tuhkaa. Islannin uhka on ennemminkin se, että laavapurkaukset kestäisivät pitkän aikaa ja niistä tulisi kaasuja, joista seuraisi happosateita ja ilmastovaikutuksia, hän sanoo.
Sylkeepä tulivuori ilmakehään tuhkaa miten paljon tahansa, jossakin vaiheessa painovoima pudottaa pienimmätkin partikkelit maahan. Suuremmat ovat silloin jo ropisseet lähelle, kevyimmät kantautuvat kauimmaksi.
Tuhkan hautaava vaikutus rajautuu satoihin kilometreihin, maksimissaan tuhansiin, mantereen laajuiseksi, arvioi Jukka Käyhkö.
– Ei se koko maapallolle yllä, mutta kyllä siitä valtioiden tasolla isoja murheita tulee, jos ajattelee vaikka Yellowstonen tuhkan leviämistä Yhdysvaltain preerialle viljelymaille.
Jussi Heinosen mukaan globaaleja vaikutuksia superpurkauksesta tulisi siksi, että nykymaailmassa asiat riippuvat toisistaan aivan toisella tavalla kuin muinoin, ihmisiä on valtavasti enemmän, eivätkä perusselviytysmistaidot ole esivanhempiemme veroiset.
– Ihmiskunta ei tuhoutuisi, mutta satoja miljoonia ihmisiä voisi kuolla. Siinä mitattaisiin, kuka pannaan etusijalle.
Ärjynnästään huolimatta tulivuorilla on etuja, jotka ovat aina houkutelleet ihmisiä, aivan lajimme aikojen alusta asti, kuten kertoi vastikään julkaistu tutkimus Homo sapiens -fossiilista 230 000 vuoden takaa.
Ja oikeastaan: Olisiko ihmistä tai muuta elämää ollenkaan ilman tulivuoria?
Niiden ansiosta olemme saaneet vettä, joka muuten olisi jumissa maapallon sisuksissa, sekä maapintaa ja aina uutta hedelmällistä viljelymaata, jossa riittää alkuaineita kasveille.
On myös vallan mahdollista, että ensimmäiset eliöt syntyivät syvissä merissä mannerlaattojen saumakohdissa, joiden aukoista purkautuu tyynylaavassa kuumenemassa käynyttä merivettä.
– Tämän tykkään tulivuorista aina mainita: ne aiheuttavat tuhoa, mutta ilman niitä ei olisi käytännössä mitään, sanoo tutkijatohtori Jussi Heinonen.
Mitä taas tulee siihen, pelottaako elämä tulivuoren juurella, niin siihen on aina auttanut ihmisten lyhyt muisti. Maailman kuuluisimmat tulivuoren uhrit varmaankin tiesivät, että Vesuvius oli tulivuori, mutta se oli ollut rauhallinen monen pompeijilaissukupolven ajan.
Ennen kohtalokasta vuotta 79 Vesuviuksen purkauksista oli luultavasti ehtinyt tulla pompeijilaisille legendaa; todellisuutta olivat viljavat maat ja viinitarhat, niin kuin tämänkin päivän Italiassa.
Katso Yle Areenasta:
Videolla kuvia Tongalta ennen ja jälkeen Hunga Ha'apai -tulivuorenpurkauksen