Ylimääräisen hiilidioksidin alkuperä

Tässä artikkelissa pohditaan tarkemmin, mistä ilmakehän ylimääräinen hiilidioksidi on peräisin. Onko se oikeasti ihmisen tuottamaa vain onko se peräisin jostakin luonnollisesta lähteestä.

Kosminen säteily muuttaa pienen osan yläilmakehän typpimolekyyleistä hiili-14 -isotoopiksi 14C. 99 % kaikesta hiilestä on tavallista 12C isotooppia. 1 % on raskaampaa 13C:ta. Joitakin prosentin osia, on radiohiiltä 14C, joka ei ole pysyvä isotooppi. Radioaktiivisen hajoamisen seurauksena se muuttuu takaisin typeksi. Sen puoliintumisaika on 5700 vuotta. Siinä ajassa puolet kaikista 14C atomeista hajoaa, seuraavan 5700 vuoden kuluessa taas puolet jne.

Radiohiiltä syntyy jatkuvasti jokseenkin vakiomäärä. Ilmakehässä se yhtyy happeen muodostaen hiilidioksidia, joten tietty osuus hiilidioksidista on aina radioaktiivista. Koska aineen eri isotoopit käyttäytyvät kemiallisesti samalla tavalla, kasvit yhteyttävät myös tätä radioaktiivista hiilidioksidia. Näin ollen elävien kasvien ja kaikkien muiden elävien olentojen sisältämästä hiilestä tietty osuus on aina radioaktiivista.

Kun eliö kuolee, sen aineenvaihdunta lakkaa. Jos se muuttuu fossiiliksi, sen sisältämä radiohiilipitoisuus alkaa vähentyä puolittuen aina 5700 vuoden välein. Tämä vähentyminen voidaan mitata ja radiohiilen osuudesta voidaan määrittää fossiilin ikä. Menetelmää kutsutaan radiohiilimenetelmäksi ja sitä käytetään fossiilitutkimuksissa ja arkeologiassa. Menetelmällä voidaan määrittää enintään 60000 vuoden ikäisiä fossiileja tai muita eloperäistä alkuperää olevia materiaaleja. Mitä tahansa, puuta, kangasta, paperia, simpukan kuoria, luita jne.

Fossiiliset polttoaineet ovat eloperäisiä aineita. Koska ne ovat kymmeniä tai satoja miljoonia vuosia vanhoja, radiohiilestä on hävinnyt jo käytännöllisesti katsoen kaikki. Poltettaessa muodostuva hiilidioksidi ei näin ollen sekään sisällä yhtään radiohiiltä.

Elävästä luonnosta vapautuva hiilidioksidi sisältää vakiomäärän radiohiiltä. Fossiilisten polttoaineiden tuottama hiilidioksidi ei sisällä. Ilmakehän hiilidioksidin radiohiilipitoisuus on tämän takia laskenut. Määrällisesti sitä on edelleen yhtä paljon, mutta joukossa on aiempaa enemmän radiohiilivapaata hiilidioksidia, joka laimentaa ilmakehän radiohiilipitoisuutta.

Näin ollen on täysin varmaa, että ilmakehän ylimääräinen hiilidioksidi on peräisin biosfäärin ulkopuolelta, ja että se on kauan kierrosta poissa ollutta hiiltä. Edellisen artikkelin kuvasta nähdään, että meren pintakerroksessa on 1020 gigatonnia hiiltä ja sen vuosittainen kierto ilmakehään ja takaisin on 90/92 gigatonnia. Näin ollen pintaveden sisältämä hiili uusiutuu noin sadassa vuodessa, ja koska pinta- ja syvävesi sekoittuvat keskenään vain vähän, pintaveden radiohiilipitoisuus säilyy. Merestä vapautuva hiilidioksidi ei siis selitä radiohiilipitoisuuden vähenemistä.

Hiilidioksidin lähteitä on tutkittu myös satelliitista käsin. Yllä oleva kuva Euroopan avaruusjärjestön Envisat -ympäristöntutkimussatelliitin tuoretta dataa. Siinä nähdään, miten hiilidioksidin pitoisuus ilmassa on suurempi suurten väestökeskittymien päällä ja ympärillä. Mikäli Maapallolla olisi joku ennestään tuntematon, salaperäinen hiilidioksidin lähde, se paljastuisi satelliittikuvissa.
Fossiilisia polttoaineita lukuun ottamatta muita vanhan hiilen lähteitä ei tiedetä. Tätä voidaan pitää todisteena ilmakehän ylimääräisen hiilidioksidin alkuperästä: Ihmiskunnan polttamat fossiiliset polttoaineet.

Kuva: ESA – DLR – IUP, Univ.Bremen

http://fi.wikipedia.org/wiki/Radiohiiliajoitus
http://en.wikipedia.org/wiki/Radiocarbon
http://en.wikipedia.org/wiki/Suess_effect
http://www.esa.int/esaCP/SEMZHVM5NDF_index_0.html

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s