Astrobiologiaa ja aikavaellusta

Kirsi Lehto

2.1.2023

Suomen koululaitoksen piirissä puhutaan paljon ilmiöpohjaisesta ja poikkitieteellisestä koulutuksesta. Näitä lähestymistapoja pidetään suotavana ja havainnollisena, sillä niiden kautta luonnontieteiden oppisisältöjä voidaan tehdä ymmärrettävämmäksi ja tuoda niitä lähemmäksi oppilaiden arkitodellisuutta. Suurin yhteinen nimittäjä kaikille luonnonhistoria ilmiöille on ajan pitkä historia, jonka kautta koko maailmankaikkeus, ja sen mukana myös oma aurinkokuntamme sekä kotiplaneettamme Maa ovat kehittyneet nykyiselleen. Ajan pitkä historia tarjoaa myös sen pitkän kehitystarinan, joka selittää elämän esiintymistä maailmassa. Näihin kokonaisuuksiin voi tutustua aikavaellus-reiteillä ja astrobiologian opintojen avulla.

Astrobiologiaa tutkimuskentällä

Astrobiologia-nimike ei paljoakaan esiinny suomalaisessa tutkimuksessa, ei myöskään koulutuskentässä. Kuitenkin se on hyvinkin ajankohtainen aihekokonaisuus tämän hetken kansainvälisessä tutkimuksessa. Astrobiologiaan liittyviä hankkeita on käynnissä monella suunnalla: Lukuisat luotaimet ja robottimönkijät tutkailevat parhaillaan olosuhteita Marsissa, tavoitteenaan selvittää mm. löytyykö sieltä olosuhteita (nykyisiä tai entisiä), jotka voisivat pitää yllä alkeellista elämää. Maan päällä useat avaruusjärjestöt suunnittelevat miehitettyjä missioita Marsiin, jotkut kunnianhimoisimmat aikovat jopa perustaa sinne pysyvästi asutettuja yhdyskuntia. James Webbin avaruusteleskooppi tähyilee avaruuden kaukaisia kohteita,  ja tarkan erotuskykynsä ansiosta se pystyy myös määrittämään ainakin joidenkin eksoplanettojen ilmakehiä; tässäkin tapauksessa tavoitteena on hakea planeetoilta merkkejä eloperäisestä toiminnasta. Laboratorioissa kemistit kehittelevät synteettistä tai mineraalien katalysoimaa kemiaa, joka voisi simuloida sitä prosessia josta elämä aikanaan sai alkunsa tällä planeetalla – tai sitten tuottaa ehkä jotakin muuta, elämän kaltaista kemiaa. Mikrobiologit tekevät löytöretkiä mitä hurjempiin ympäristöihin (kylmiin, kuumiin, suolaisiin, maan syviin kerroksiin) ja määrittävät sitä suurta olosuhteiden kirjoa mihin tämä Maan päällä esiintyvä elämä pystyy sopeutumaan.

JWST:n ottama kuva ”Luomisenpilaareista”, Kuva: NASA

Mainitut tutkimuksenala ovat vain pieni otos erilaisista luonnontieteen aloista joilla tutkitaan tai haetaan havaintoja elämän esiintymisestä uusissa ja oudoissa ympäristöissä. Nämä tutkimukset kuuluvat kukin omaan tutkimusalaansa, mikä mihinkin, ja niiden tulokset julkaistaan todennäköisesti joko sen alan julkaisusarjoissa, tai ehkä luonnontieteen isoissa yleislehdissä. Silti ne kuuluvat astrobiologian laajaan intressikenttään. Ne kaikki kartoittavat elämän esiintymistä, sen olemassaolon edellytyksiä, monimuotoisuutta, selviytymisstrategioita, kehittymisen mahdollisuuksia, vuorovaikutuksia – ja avaruusteknologian yhteydessä, jopa sen teknisen sivilisaation uusimpia saatuksia. Astrobiologia tutkii elämän esiintymistä maailmankaikkeudessa.

Lukija voi helposti sanoa että tuollainen tieteenalojen yhteen niputtaminen ei ole mielekästä: nuo mainitut tieteenalat edelleen edustavat kukin omaa tieteenalaansa. Ja asia on myös juuri näin: astrobiologia koostuu, tai kokoaa aineistonsa kaikista luonnontieteistä. Itsenäisenä alana se on paremminkin poikkitieteellinen tulokulma, jossa erilaisia ilmiöitä tarkastellaan osana suurempaa kokonaisuutta. Se tarkastelee elämää sen kemiallisen ja avaruudellisen ympäristön tuotteena, ja pitkäaikaisen (fysikaalisen, kemiallisen ja biologisen) kehityksen tuotteena. Astrobiologia hahmottaa kokonaisuuksia ja jatkuvuuksia.  

Astrobiologiaa Suomessa ja muualla

Suomessakin on useitakin astrobiologian teemoista kiinnostuneita tutkijoita – näistä varmaan avaruustähtitieteen emeritusprofessori Esko Valtaoja on tunnetuin. Myös monet nuoremmat tutkijat tekevät aivan ilmeistä astrobiologiaan liittyvää tutkimusta, esimerkiksi tähtitieteilijät jotka etsivät eksoplaneettoja (kuten Mikko Tuomi), tutkivat komeettoja, tähtien stabiilisuutta, planeettojen kiertoratoja (Harry Lehto) tai avaruuden säteilyoposuhteitaja (Eija Tanskanen), tai osallistuvat muiden planeettojen olosuhteiden tutkimukseen (ilmatieteen laitos). Myös jotkut biologit jopa itse ilmaisevat tekevänsä astrobiologista tutkimusta kuten syvän kallioperän mikrobiologian tutkija Lotta Purkamo tai virologi Matti Jalasvuori, samoin filosofian jatko-opiskelijat Oskari Sivula ja Mikko Puumala tutkivat avaruusetiikkaa Turun yliopistossa.

Eräs erikoinen elämän ympäristö Maassa, merenpohjalla esiintyvissä vaaleiden savuttaja-lähteiden mineraalisaostumissa. Kuva lähteestä National Science Foundation (University of Washington/Woods Hole Oceanographic Institution), ja edelleen Lotta Purkamon blogista https://astrobiologia.fi/index.php/2022/12/14/elamaa-kiven-sisassa-vol-2/

Suomesta kuitenkin puuttuu sellainen järjestäytynyt astrobiologian tutkimusperinne joka liittyy maailman suurten avaruusjärjestöjen toimintaan, esimerkiksi NASAn astrobiologian instituutissa tai avaruusjärjestö ESAssa tapahtuva astrobiologian tutkimuksessa, tai mitä tehdään useissa eurooppalaisissa astrobiologian instituuteissa tai tutkimuskeskuksissa. Esimerkkejä näistä ovat DRL Saksassa, Niels Bohr istituutti Tanskassa, CASA-instituutti Puolassa, ja erilliset astrobiologian keskukset Tukholmassa, Edinburghissa tai Madridissa, samoin kuin useat aktiiviset yliopistojen laitokset Euroopan eri maissa. Eurooppalaisen astrobiologian kohtaamis- ja kommunikaatioalustoina järjestötasolla toimivat Euroopan astrobiolgia-instituutti (EAI, https://europeanastrobiology.eu/, ja Euroopan astrobiologiayhteisöiden järjestö (EANA, http://www.eana-net.eu/)  

Suomessa URSA yhdistys on kiitettävästi pitänyt yllä astrobiologian aiheita omassa tiedotuksessaan.

Astrobiologiaa koulutuskentällä

Astrobiologian koulutuksen puolella Suomessa on ollut tarjolla peruskurssi-opetusta sekä Turun, Helsingin että Jyväskylän yliopistoissa. Koulutasolle olemme (Aikavaellus ry ja Utsjoen Ursan kanssa yhteistyössä) tarjonneet tämän aiheisen kesälukion kesällä 2021  ja 2022 (https://astrobiologia.fi/index.php/kesalukio/). Kuitenkin astrobiologian opetus, jollakin opiskeluasteella, olisi opiskelijalle hyvinkin hyödyllistä: se antaisi mahdollisuuksia sitoa yhteen erillisiä asioita joita opitaan eri luonnontieteiden kursseilla. Se auttaisi ymmärtämään erillisten tietojen ja ilmiöiden keskinäisiä vuorovaikutuksia ja riippuvuuksia. Se auttaisin hahmottamaan tapahtumien jatkumoita ja niiden merkittävävyyttä kokonaisuuden kannalta, ja rakentaisi kokonaiskuvaa siitä miten maailma on kehittynyt sellaiseksi kuin se nyt on.

Astrobiologia antaisi mahdollisuuden pohtia myös maailman filosofisia aspekteja, kuten sitä miten planeettamme olosuhteet ovat riippuvaisia monista perin hauraista tekijöistä. Aihepiireihin kuuluvat myös avaruusetiikka sekä planeettojen suojelu – nämä ovat suuria arvoperusteisia aihekokonaisuuksia, joita lähitulevaisuuden päätöksentekijät ja muut vastuuhenkilöt (mm. avaruustutkimuksen, teknologian ja tuotekehittelyn alalla) tulevat kohtaamaan monilla eri toimialoilla.

Astrobiologian opetus – edes perusteiden mittakaavassa – sopisi hyvin lukioasteelle, sillä siinä kohtaa nuorison yleistiedon omaksuminen ja yleiskuvan hahmottaminen lienee intensiivisimmillään. Yleistasoinen asioiden hahmottaminen jatkuu jollakin tasolla (monien peruskurssien muodossa) vielä yliopiston ensimmäisen vuoden aikana, mutta tämän jälkeen opiskelija aika ja mielenkiinto kohdistuvat jo niin tiukasti omaan pääaineeseen, että kokonaisuuden hahmottamiseen ei jää enää paljoakaan aikaa. Opintojen alkuvaiheessa yleiskuvan luominen elämän olemassaolon perusteista tuntemassamme maailmankaikkeudessa olisi varmasti hyödyllistä ja paikallaan, sillä se auttaisi opiskelijaa myös hahmottamaan oman erityisalansa merkityksen luonnontieteiden koko kentässä.

Astrobiologian peruskoulutus myös rohkaisisi suomalaisia opiskelijoita osallistumaan eurooppalaisten astrobiologiajärjestöjen (edellämainitut EIA ja EANA) tarjoamaan tämän alan laajaan kurssitarjontaan. Tämä polku sitten voisi avata asiasta kiinnostuneille nuorille mahdollisuuksia työllistyä vaikka monikansallisiin avaruustutkimus- tai muihin astrobiologisiin projektieihin.

Astrobiologian kesälukio

Aikavaellusyhdistyksen taholta pyrimme hiukan täyttämään tätä koulutustarvetta siten, että tarjoamme tulevana kesänä (ja toivottavasti vuosittain) lukiolaisille Astrobiologian kesälukiokurssin. Tämä toteutetaan Avaruuspuisto Väisälässä kesäkuun toisella viikolla, ja markkinoidaan kesälukioseuran kautta.

Kurssin opetussisältöön kuuluu ensinnäkin selvitys siitä mitä astrobiologia on. Sitten käymme läpi  suuria teemoja kuten (1) maailmankaikkeuden kehittyminen luonnonlakien ohjaamana, planeettakuntien synty, elämälle kelvollisten planeettojen ominaisuudet, (2) Maa-planeetan varhaiset olosuhteet ja elämän syntyä selittävät teoriat, (3) eliökunnan kehitys vuorovaikutuksessa planeetan olosuhteiden kanssa, (4) planeetan olosuhteet ja niihin vaikuttaneet tekijät eri aikoina, ihmisen lajin synty ja kehitys, (5) teknisen sivilisaation ja avaruusteknologian nousu, ja tulevaisuuden näkymät. Mainitut aiheet ovat toki niin laajoja että ne voidaan kattaa vain aika pinnallisesti tämän viikon mittaisen kurssin aikana; kukin aihe käsitellään yhden luento/harjoitustyö/keskustelupäivän aikana. Iltaohjelmien aikana voidaan päästä käsittelemään aiheita myös vapaammalla otteella, esimerkiksi planetaarioesityksen, skifi-elokuvan tai nuotiokeskustelujen kautta.  

Kuva kesäkukion 2022 iltanuotiolta

Opetusvälineenä Aikavaellus

Eräänä opetuksen havainnollistamisvälineenä kurssilla käytämme aikavaellusta – eli koko maailmankaikkeuden historian kattavaa pitkää aikajanaa. Lukiokurssimme viimeisenä päivänä kävelemme tämän vaelluksen, ja sen varrella kertaamme, kronologisessa järjestyksessä, ne tärkeimmtä vaiheet joiden kautta maailmankaikkeuden kehitys in edennyt alkuhetkistään alkaen aina tähän paivään saakka. Reitti kertoo että yhdeksän miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, erään satunnaisen galaksin (Linnunrata) eräässä spiraalihaarassa syntyi uusi, aivan tavallinen kolmannen sukupolven tähti. Sen ympärille syntyi yhteensä kahdeksan planeettaa käsittävä planeettakunta, ja oma planeettamme syntyi tuon planeettajärjestelmän kolmantena kiviplaneettana. Tuosta ajankohdasta eteenpäin aikavaelluksen historiapolku seurailee oman planeettamme, ja sen eliökunnan ja olosuhteiden kehittymistä.

Aikavaelluksen avulla annamme opiskelijoille konkreettisen käsityksen siitä, miten kauan erilaiset kosmiset, geologiset ja biologiset prosessit (esim. tähtien synty, mannerten synty ja niiden liikkeet, vuoristojen synty ja rapautuminen, evoluution tuottamat uudet lajit ja lajien monimutkaisuus) kestävät.  Nämä pitkät (joko 14 km, tai 1,4 km, vastaten maailmankaikkeuden n. 14 miljardin vuoden ikää) käveltävät aikajanat toimivat todellakin hyvinä havainnnolistamisvälineinä kuvaamaan eriaisten luonnonilmiöiden aika-skaaloja, vuorovaikutuksia ja jatkuvuuksia. Niistä on aiemmin julkaistu artikkeli Dimensio-lehdessä (Dimensio 20.9.2019, https://dimensiolehti.fi/aikavaellus-avaa-maailmanhistorian-suurta-tarinaa/). Mainitut reitit sijaitsevat Turun seudulla, mutta erillinen 14 km pituinen aikavaellus on myös perustettu Utsjoen tunturimaastoon (Dimensio 7.2.2020, https://dimensiolehti.fi/arktinen-aikavaellus/). Vastaavanlaisia aikavaellusreittejä olisi toki mahdollista perustaa minkä vain koulun läheisyyteen.

Aikavaellusta ja astrobiologiaa

Edellä mainitut aikavaellusreitit on perustettu projektityönä useiden Turun yliopiston tutkijoiden toimesta. Perustamisen jälkeen näistä reiteistä huolehtimaan on perustettu Aikavaellus yhdistys (ry). Yhdistys pyrkii edistämään tieteellisen maailmankuvan esittelyä mm. tarjoamalla opastettuja vaelluksia reiteillä: tilauksesta teemme opastuksia 1,4 km reiteillä joko Tuorlassa tai Turun kasvitieteellisessä puutarhassa, ja myös 14 km pituisella reitillä Tuorlasta Turun yliopistolle. Kesäsunnuntaisin tarjoamme opastuksia yleisöryhmille Ruissalossa. Yhdistyksemme tarjoaa myös yleisöluentoja vaihtelevista luonnonhistorian aiheista noin kerran kuussa, kevät- ja syyslukukausien aikana ravintola Koulun historialuokassa. Näistä tapahtumista tiedotetaan yhdistyksen verkkosivulla (www.aikavaellus.fi), sekä sen facebooksivun tapahtumapalstalla.

Yhdistyksemme mittavin hanke on astrobiologian kesälukion toteuttaminen, suunnitelman mukaan vuosittain. Astrobiologian opetuksesta, kuten muistakin astrobiologiaan liittyvistä aiheista tiedotetaan tällä verkkosivustolla https://astrobiologia.fi/.

Jos tämä aihepiiri kiinnostaa, olisit hyvin tervetullut liittymään Aikavaellusyhdistykseen. Jäsenmaksua  (15 €) vastaan jäsenille tarjotaan ilmainen osallistuminen tiedeluennoille ja yhteen opastettuun aikavaellukseen Ruissalossa. Olet myös tervetullut liittymään Suomen astrobiologien FAN ryhmään!

Näkymä opastetulta aikavaellukselta

Keskustelu

Yksi vastaus artikkeliin “Astrobiologiaa ja aikavaellusta

  1. Erittäin hyvä kirjoitus, joka tiivistää hyvin aikavaelluksen mahdollisuudet ja yhteyden astrobiologian opetukseen. Odotan innolla seuraavaa kesälukiota!

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *