Umrótartímar

Heimurinn hreyfist, hann skríður. Fram á við, niður á við, snýr ekki aftur. Margir tala um að bráðum verði lífið „eins og áður“ – en er það í raun að fara að gerast? Verða hlutirnir nokkurn tímann „eins og áður“? Hið svokallaða venjulegt líf eru góðar minningar en hins vegar blasir við fyrir okkur annars konar líf. Hvers má vænta? Hvað eða hver orsakar þessar breytingar?

Röð atvika hefur átt sér stað að undanförnu, engin þeirra er tilviljun. Ætli „fordæmalaus“ verði ekki orð ársins, en það sama má segja um 2021 og árin sem fylgja á eftir. Bæði stórkostlegir og grátlegir hlutir stefna til móts við okkur – nýir hlutir sem eiga eftir að vekja furðu okkar en líklega einnig gremju og andúð fyrir marga.

Mikill órói er á samfélagsmiðlum og fjölmiðlar miðla oft fréttum sem eru í mótsögn við fjölda vitnisburða vísindamanna og annarra fróðra manna. Ég hef til dæmis bæði heyrt að kóróna veiran hafi verið breytt í rannsóknarstofu, en einnig hið gangstæða, að hún sé algerlega náttúruleg. Báðir aðilar voru háskólafólk með doktorsgráðu. Spurningin hér er ekki hvort veiran hafi verið aðlöguð eða ekki – sem er samt vert umræðuefni út af fyrir sig – heldur hvernig fjölmiðlar takast á við þessa umræðu, auk umræðunnar á mörgum alvarlegum ásökunum sem eru á lofti um þessar mundir. Hún er nefnilega nánast enginn, heldur upplifum við einhliða fréttaflutning sem oftast snýst um hræðslu.

Hvað er rétt og hvað er rangt? Eru menn svona harkalega ósammála eða er jafnvel einhver með vísvitandi blekkingar? Sagt á hinn bóginn, þá eru sumir gæddir þeirri gáfu að vera gefin „þekkingarorð, svo að öllum megi kenna visku og þekkingu“ (K&S 46:18). En hverjum eru gefin vísdómsorð og þekkingarorð, hverjum má treysta og hvert skal snúa sér?

Þetta er góður tími til að ígrunda, leita inn á við og biðja bænar. Við verðum að fínstilla okkur og greina þá raddir sem í kringum okkur eru og mynda okkur okkar eigin skoðun – þótt það gæti reyndar stundum verið samfélagslega „bannað“.

Við Íslendingar getum sjálfsagt tekið undir þau orð mín og reynslu, að þegar ég var ungur strákur, var fréttatíminn nánast heilagur og ekki mátti tala eða gera hávaða á meðan. Við borðuðum venjulega kvöldmat kl. 19:00 og faðir minn hafði kveikt á útvarpsfréttunum, á meðan allir urðu að hafa hljótt. Þessi leikur endurtók sig klukkutíma síðar þegar sjónvarpsfréttirnar hófust. Ég minnist afa míns sem reiddist okkur ef á fréttatímanum heyrðist bofs í okkur krökkum með orðunum: „Svona rétt á meðan!“

Það er skiljanlegt að við viljum fylgjast með hvað er að gerast, bæði innan og utan landsteinanna og við höfuð lært að treysta fjölmiðlunum okkar, að rétt sé farið með mál. Aldrei myndum við draga það í efa sem greint var frá í fréttunum.

En síðan varð Trump forseti Bandaríkjanna og hugtakið „falsfréttir“ varð til. Undarlegt að allir forsetar þar á undan hafa fengið sanngjarna og virðingarfulla umfjöllun, hvort sem þeir voru demókratar eða repúblikanar. Hvað olli því þessum umskiptum? Sá sem heldur að klaufaleg framkoma Trumps sé ástæðan, hugsi sig um. Hvers vegna eru fjölmiðlar svo harðir á því að við eigum að hata hann? Hvers vegna er stríð í gangi á milli Trump og fjölmiðla, alveg frá degi eitt? Menn verða að hafa í huga, hver á fjölmiðlana.

Prófessor dr. John Oxford, veirufræðingur og sérfræðingur í inflúensu, sagði þetta nýlega:

Persónulega myndi ég segja, að besta ráðið er að eyða minni tíma í áhorf sjónvarpsfrétta, sem eru æsifengnar og ekki mjög góðar. Ég tel persónulega að þetta Covid útbrot sé eins slæmt og vetrarflensufarsótt... Við þjáumst af fjölmiðlafaraldri! (A View from the HVIVO / Open Orphan #ORPH Laboratory – Professor John Oxford).

Verið getur þó að við munum bráðum ekki hafa neitt val, ef marka má frétt Viljans, að „Þjóðaröryggisráð vill kortleggja falsfréttir og upplýsingaóreiðu“:

Þjóðaröryggisráð hefur ákveðið að koma á fót vinnuhópi til að kortleggja birtingarmyndir og umfang upplýsingaóreiðu í tengslum við COVID-19 hér á landi og gera tillögur um aðgerðir til þess að sporna gegn henni. (Viljinn.is)

Þetta hljómar svolítið eins og að einhver eigi að ákveða fyrir mig, hvað ég megi taka til mín og hvað ekki. Ritstjórn sem segir mér hvað sé rétt og hvað rangt. Já, það hljómar svolítið eins og að innleiða eigi áróðursfréttir sem notaðar voru t.d. í nasista Þýskalandi og í öðrum einræðisveldum. Á RÚV að taka það hlutverk að sér að sjá okkur fyrir fréttum? Hvar endar þetta?

Halldór Armand Ásgeirsson segir upplýsingaóreiðu vera annað nafn á lýðræði. Hann skrifar meðal annars:

Nútímalýðræðissamfélög eru gegnsýrð af skipulegri útbreiðslu misvísandi upplýsinga og valdakerfi þeirra grundvallast að miklu leyti á þeim. Fjölmiðlar eru barmafullir af misvísandi upplýsingum sem þjóna stórum hagsmunaöflum og þegja sömuleiðis skipulega um ákveðin stór mál… Við skulum ekki falla í sömu gryfju og Vesturlandabúar gerðu við hrun Sovétríkjanna þegar þeir héldu að þeir einir kynnu að segja sannleikann eða vissu hvað hann væri. Þeirra eigið þjóðfélag var allt saman gegnsýrt af lygaáróðri sömuleiðis. Falskar fréttir eru ekkert nýtt. Þær eru bara, eins og fréttaflutningurinn í Sovétríkjunum var, aðeins augljósari birtingarmynd skipulegra lyga en maður sér annars staðar. (RÚV).

Svörin við öllum spurningunum hér að ofan er hægt að bera kennsl á í ljósi langs aðdraganda sem virðist vera að enda í einhvers konar lokauppgjöri, sem er að hefjast um þessar mundir. Sagan hefur kennt okkur ýmislegt og gott er að rifja hana upp til að geta áttað sig betur á þessa hegðun fjölmiðla og stjórnvalda. Þetta er saga sem hófst í Bandaríkjunum fyrir um það bil 150 árum síðan, en það sem við upplifum í dag er í rauninni framhaldssaga hennar.

Langtíma hnattræn hlýnun og kólnun

Til viðbótar við áratugasveiflum hnattrænnar kólnunar og hlýnunar, þá hafa breytingar á hitastigi yfir lengri tíma verið skráðar vísindalega. Áður en við skoðum þessar breytingar, íhugið hinn mikilvæga þátt loftslags plánetunnar okkar sem ekki má gleyma – hin stöðuga inngeislun sólarinnar. Árleg meðalinngeislun sólarinnar er ótrúlega stöðug og sýnir enga umtalsverða breytingu síðan maðurinn hóf mælingu á henni. Reyndar breytist inngeislun sólarinnar minna en 1/1.366 á 11 ára sveiflum sólblettanna, með mjög stuttum ljósdeplum af og til. Þessi stöðugleiki geislunar finnur sér hliðstæðu í lögmálinu um fastan tíma sem fjallað verður um í kafla 20 undir heitinu Tímalíkanið.

Vegna þess að inngeislun sólarinnar helst svo stöðug og vegna þess að hún er talin vera eina náttúrulega orkuuppsprettan sem hefur áhrif á lofthjúp jarðarinnar, þá vísa stuðningsmenn hnattrænnar hlýnunar í gróðurhúsaáhrifin til að útskýra hnattræna hlýnun.

Í 2005 útgáfu á tímaritinu Nature, gerðu fimm rannsakendur rannsókn á breytingum á hnattrænu hitastigi, en sú rannsókn er talin vera ein af þeim yfirgripsmestu til þessa. Þeir rannsökuðu mikið magn af eðlisrænum auðkennum hitastigs síðustu 2000 ár. Þessi auðkenni voru m.a. trjáhringir, íslög, borkjarnar, frjóduftsýni, skeljar, kísilþörungar, dropasteinskerti og fleira. Næsta mynd sýnir þróun meðalhitastigs sem hlaust úr rannsókninni. Línuritið sýnir greinilega tvö vel þekkt tímabil með breytingum á hitastigi: Hlýskeiðið á miðöldum og litla ísöldin. Bæði tímabilin eru vel skráð í evrópskum annálum og áhrif þeirra olli gífurlegum breytingum á efnahagi Evrópu og á lífsstíl fólksins sem bjó þar.

Rannsakendur viðurkenndu að slíkar breytingar á hitastigi hafði í för með sér „mikinn náttúrulegan óstöðugleika … sem er líklegur til að halda áfram“:

Samkvæmt okkar samsetningu áttu há hitastig – svipuð þeim sem mældust á tuttugustu öldinni fyrir 1990 – sér stað í kringum 1000 til 1100 e.Kr. og lágmarks hitastig sem er um það bil 0,7 gráðum lægri en meðaltal 1961-1990 átti sér stað í kringum 1600 e.Kr. Þessi mikli náttúrulegi óstöðugleiki í fortíðinni er vísir á mikilvægt hlutverk náttúrulegs óstöðugleika yfir fleiri aldir sem er líklegur til að halda áfram. (Highly Variable Northern Hemisphere Temperatures Reconstructed From Low- and High-Resolution Proxy Data, Anders, Moberg, Nature, Vol. 433, 10. Febrúar 2005, bls. 614).

Hægra megin á línuritinu er línan græn og merkt „Athugunarvilla úr mælitækjum?“. Hún sýnir stigvaxandi hitastig á ótrúlega stuttu tímabili, en er vöxturinn í hitastigi skráður almennilega miðað við áður skráð tímabil – tímabil þar sem hitastig voru fengin á annan hátt en með nútíma mælitækjum? Síðan á 20. öld hefur nútíma tækni leyft söfnun mjög nákvæmra gagna frá fleirum stöðum á jörðinni en á nokkru öðru tímabili í sögunni. Við getum nú litið heiminn frá sjónarhorni gervihnatta á braut og með háþróaðri tækni, en það þýðir að við erum að bæta við gögnum algerlega annars eðlis en þeirra sem söfnuð hafa verið fyrr á línuritinu. Þarafleiðandi getur óvart skapast athugunarvillur úr mælitækjum þegar mælingar úr nútíma tækni eru bornar saman við gamaldags mælingar.

Annar möguleiki er sá, að við gætum verið að lifa í einum af hlýjasta skeiði síðastliðin tvö þúsund ár. Jafnvel þá er meðaltal hlýnunar brot af gráðu árlega, varla skynjanlegt manninum. Ef þetta væri tilfellið, þá er til auðveld leið til að vita að hlýnunin stafar ekki af brennandi jarðefnaeldsneyti.

Ef CO2 væri að valda hinum skyndilega hitastigstoppi (græna línan í línuritinu), þá yrði hin stigvaxandi hækkun að hafa fylgni í vexti á CO2 í andrúmsloftinu á sama tímabili – en slíkt er ekki tilfellið.

Þess vegna er það mjög ólíklegt að agnarlítill og stöðugur vöxtur á CO2 í andrúmsloftinu sé að valda hlýnuninni. Við verðum að hafa í huga að CO2 í andrúmsloftinu er mjög lítill hluti andrúmsloftsins (± 0,03%) í samanburði við vatnsgufu, argon, súrefni og köfnunarefni. Lítum næst á nokkrar vísbendingar úr koldíoxíði.

Saga tilrauna til að búa til steingervinga

Árið 1968 skrifaði Ryan W. Drum um tilraun sína til að „steinruna plöntuefni“ í tímaritinu Science. Þetta var fyrsta þekkta tilraunin þessarar gerðar:

Óvitaður um nokkurt áður samstillt átak til að steinruna eða steingerva plöntuefni, reyndi ég að steinruna trjágrein í rannsóknarstofu. (Silification of Betula Woody Tissue in vitro, Ryan W. Drum, Science, 12. júlí 1968, bls. 175).

Steingervingar gegna mikilvægu hlutverki í réttum skilningi manna á hinu liðna og það er forvitnilegt að tilraun til að steinruna (breyta í stein) lífrænt efni átti sér ekki stað fyrr en 1968. Af öllum þeim þekktum steingervingum eru steingervð tré allsráðandi: þessi kvars steinar finnast um allan heim og eru eftirverkan á fornum atburði. Nokkrum áratugum áður en Drum reyndi að steinruna, höfðu tæknifræðingar tekist að búa til kvars í umhverfi vaþrývarma í rannsóknarstofu, en ekki var tekið eftir neinum tengslum á milli kvars og steingervingum byggða á kvars. Tilraun Drums tók ekki tillit til þáttsins um háan þrýsting eða hátt hitastig, en hann fann nokkra mikilvægar kennistærðir steinruna:

Nokkrar birkigreinar voru settar í natríummetasilikat lausnir (5.000 til 10.000 hlutar af milljón) og leyft að standa í 12 til 24 klukkutíma, en þá voru þær þvegnar og skolaðar með ösku og krómsýru. Ópalgerður kísill var settur á innra yfirborð frumuveggjanna þannig að kísilafmyndun hinna mismunandi frumuhola mynduðust. Heilar greinar voru algengar… Þessi tækni býður upp á nýjan möguleika á að rannsaka grunnvef viðs og meðvitaða aðferð steinruna á tiltölulegan stuttum tíma inni í rannsóknarstofu. (Silification of Betula Woody Tissue in vitro, Ryan W. Drum, Science, 12. júlí 1968, bls. 175).

Drum, sem var ekki jarðfræðingur, vann við plöntudeild háskólans í Massachusetts, Amherst. Tilraunir hans sýndu þrjár megin staðreyndir um myndun steingervinga úr kísil:

1. Mikilvægi ofurmettaðs vatns.
2. Hinn stutti tími sem þarf til að steinruna.
3. Ópal myndast undir lágum þrýstingi og lágu hitastigi.

Rannsóknin fékk ekki mikla athygli vegna þess að vísindamenn töldu ekki að hún hefði notagildi á náttúrulegum viðburðum: Vatnsstraumar innihéldu ekki magn af uppleystum kísil sem næði 5.000-10.000 milljónarhluta og ópal steingervingar eru óalgengir í náttúrunni. Og fyrir öllu, þá skyggði viðmiðunin um jarðfræðilegan tíma milljóna ára yfir hvaða hugmynd sem er sem fjallaði um steinruna á stuttum tíma, eða nokkurra daga. Aðrir rannsakendur reyndu lengri tímabil (allt að einu ári), en þeir framleiddu ópal eða í mesta lagi smásæja kvars kristalla – ekkert nálægt þeim steingervðum trjám úr kísil sem finnast í náttúrunni.

Tíu árum síðar, árið 1978, bar Anne C. Sigleo úr deild lífrænni jarðefnafræði í háskólanum í Arizona saman náttúrleg steingervð tré við lignín úr trjám nútímans með því að hita bæði upp og bera saman gasútblæstrina. Sigleo efnagreindi gastegundirnar og tók eftir að steingervða tréð hafði „orðið fyrir mildum áhrifum hita.“ Það sem Sigleo meinti með mildum var í raun nokkuð heitt:

Grenilignín Brauns var hitaleyst og greint með GC-MS sem samanburð fyrir gögnin úr steingervða trénu. Fyrsta hitasundrunin við 300°C þrepið var CO2, H2O, etanól og própanól. Megin afurðin við 450°C var 4-metýl-2-metoxýfenól (metýl gvæjakól), en við 600°C voru hitasundranirnar svipaðar, bæði í samsetningu afurðarinnar og í hlutfallslegu magni og þeim úr steingervðu trénu. Niðurstöðurnar segja til um að steingervða tréð hafi orðið fyrir mildum áhrifum hita þar sem eter tengin rofnuðu og súrefnisleysi átti sér ásamt endurröðun upprunalegs trjáviðar í mjög stöðuga fjölliðu. (Silification of Betula Woody Tissue in vitro, Ryan W. Drum, Science, 12. júlí 1968, bls. 175).

Próf Sigleos sýndi að steingervð tré hafi eitt sinn orðið fyrir hita í allt að 450°C, vegna þess að losun beggja gerða (steingervða og ekki steingervða) var mismunandi þar til beitt var hæsta prófið með 600°C, sem framkallaði „svipaða“ losun. Þetta voru vissulega ekki „mild áhrif hita“ miðað við náttúrlegt umhverfi í dag, heldur leiddu athuganir hennar í ljós efri mörk vaþrývarma sem steingervð tré hafa orðið fyrir. Þó svo að hún hafi ekki gert sér grein fyrir marktækni uppgötvun sinnar, þá var þetta fyrsta tilraunin til að nota vaþrývarma hitastig.

Árið 1982 birtist ein af fyrstu jarðfræðilegum vísindagreinum um steingervð tré. Hún var eftir C. L. Stein og gefin út í Journal of Sedimentary Petrology:

Hingað til hafa fáar tilraunir verið gerðar til að rannsaka steindafræði steingervða trjáa á kerfisbundinn hátt. (Silica Recrystallization in Petrified Wood, C. L. Stein, Journal of Sedimentary Petrology, Vol. 52, No. 4, desember 1982, bls. 1277).

Reyndar hefur okkur ekki tekist að finna neinn steingervingafræðing sem hefur á virkan hátt rannsakað hvernig steingervingar eru myndaðir! Þetta kom ekki mjög á óvart vegna þess að steingervingafræðin virtist hafa lítinn áhuga á myndun steingervinga í rannsóknarstofum í sínum fræðum.

Stein lýsti hinni vinsælu kenningu sem sveif yfir vötnum síðan u.þ.b. 1970, sem hafði „kísilríka lausn“ sem framleiddi ópalgerðan steingerving, sem eftir „milljónir ára“ myndi einhvernveginn umbreytast í kvars:

Enn fremur hefur það verið lagt til að þessi ópalgerði kísill muni komast í betri kristallaskipan á tímabili margra milljóna ára og að lokum umbreytast í kvars. (Silica Recrystallization in Petrified Wood, C. L. Stein, Journal of Sedimentary Petrology, Vol. 52, No. 4, desember 1982, bls. 1279).

Því miður reiða þeir rannsakendur sem trúa ópal-í-kvars kenningunni á vísindafjarveruna úr gömlum tímum, vegna þess að það eru ekki til neinar sannanir byggðar á tilraunum. Fáfræði um grundvallarvöxt kristalla er ástæðan fyrir því hvers vegna jarðfræðingar og steingervingafræðingar í dag vita ekki hvernig steingervingar myndast. Skýringamyndin um ástand kísils (sjá mynd í færslu hér) sýnir að kísill breytist ekki í aðrar kristalbyggingar, nema ákveðnar eðlisfræðilegar breytur séu til staðar. Kröfurnar um hátt hitastig og háan þrýsting uppfyllist ekki í jarðskorpunni þar sem steingervð tré eru fundin í dag. Án þessara þátta getur tíminn ekki breytt kristalbyggingunni.

Stein reyndi að bera kennsl á jarðfræðilegar sannanir á ópal-kvars kenningunni með því að safna nokkrum sýnum af steingervðum trjám úr seti með ‚þekktan‘ aldur. Hann tók sýnin og muldi þau til að mæla kristalbygginguna í þeim samkvæmt hinum meinta jarðfræðilega aldur setsins. Eftir að hafa lesið kaflann um aldurslíkanið, sjáum við strax hvert þetta var að stefna. Stein setti niðurstöður sínar í skýringarmynd eftir aldri, en ‚yngstu‘ og ‚elstu‘ steingervðu trén sýndu kristöllun í sama mæli. Stein lauk mat sitt með eftirfarandi orðum:

Þess vegna eru þessar niðurstöður … áætlaðar að hafa takmarkað gildi. (Silica Recrystallization in Petrified Wood, C. L. Stein, Journal of Sedimentary Petrology, Vol. 52, No. 4, desember 1982, bls. 1278).

Þetta sýndi sig sem annað dæmi um hvernig jarðfræðilegur tími hefur afmyndað þeirri hugmynd um hvernig steinar raunverulega mynduðust.

Árið 1984 gáfu tveir ástralskir jarðfræðingar út aðra grein, Petrification of Wood by Silica Minerals (Steinruni trjáa með kísilsteindum). Titillinn gaf það næstum því til kynna að rannsakendur höfðu framleitt steingervt tré, en það höfðu þeir ekki gert. Rannsakendurnir athuguðu 77 sýni af steingervðum trjám, en höfðu ekki reynt að endurskapa þau. Greinilega vissi enginn hvernig átti að gera það.

Vísindamenn verða fyrst að hafa viðmið vaþrývarma til að geta búið til steingerving byggðan á kvars á árangursríkan hátt. Það viðmið myndi gera meira en að búa til steingervinga – það myndi afhjúpa þann vísdóm um hvernig kristöllunarferlið varðveitir leifar af kolefni. En vegna þess að þeir höfðu enga þekkingu á vaþrývarma, ályktuðu áströlsku rannsakendurnir ranglega:

Lokastig steinruna inniheldur vatnstap og jafnvel ummyndun einnar tegundar kísils í aðra. (Petrification of Wood by Silica Minerals, G. Scurfield, E. R. Segnit, Sedimentary Geology, 39, 1984, bls. 149).

Þótt undarlegt megi virðast, útskrifast jarðfræðingar í dag án grundvallar skilnings á kristöllunarferlinu og myndun steinda í vatni. Án vatns gæti steinruni og kristöllun kalsedóns og kvars, sem er megin steintegundin sem steingervð tré eru gerð úr, ekki átt sér stað. Þetta er ferli sem kallast prethermation (þrývermir, eða það ferli sem leiðir til útfellingar á föstu efni í lausnum þegar þrýstingur eða hitastig breytist) og er lýst í undirkafla 7.4 um kristöllunarferlið, en nútíma jarðfræðingar eru ekki meðvitaðir um þetta myndunarferli.

Þrývermir inniheldur útfellingu á föstu efni í lausn/gasi vegna breytinga á þrýstingi eða falli á hitastigi. Uppleystur kísill í vatnslausn getur orðið að kalsedón eða kvars kristalli undir ákveðnum háum þrýstingi og hitastigi, þegar þrýstingurinn breytist eða ef hitastig lausnarinnar fellur. Eðlisfræði þessa ferlis var þekkt fyrir löngu síðan í öðrum vísindagreinum, en sú þekking var greinilega ekki gefin áfram inn í jarðfræðisamfélagið. Í sjálfu sér skilja jarðfræðingar ekki að það getur ekki hafa verið vatnstap og að eina leiðin til að ein tegund kísils gæti breyst í aðra tegund, er að hann leysist upp í vaþrývarma lausn þar sem hann getur þá endurkristallast eftir að hafa orðið fyrir hitastigs- og/eða þrýstingsbreytingu. Breyting á þessum eðlisfræðilegum kennistærðum breytir tegundinni á kvars steingervingum og öðrum kristöllum.

Tveimur áratugum síðar, árið 2005, skrifuðu rannsakendur um að hafa fundið „steinrunninn fugl“ (bleshæna) í útfellingum við hveri í Yellowstone þjóðgarðinum. Það var rannsakendum ljóst að varðveisla fól í sér „útfellingu við hátt hitastig í hverum“ vegna virkra hvera á svæðinu. Þeir tóku einnig eftir „milligöngu örvera“ sem var þáttur tengdur ópal steinruna í vaþrývarma vatni. Þeir ályktuðu að svipaðir eðlisfræðilegar og efnafræðilegar kennistærðir gætu hafa verið ábyrgar fyrir varðveislu annarra steingervinga:

Fyrsti steingervði fuglinn sem náðist úr útfellingu við hátt hitastig í hverum, er þrívíddar útvortis líkamsmót af amerískri bleshænu (Fulica americana) frá Holocene hveraútfellingu í Yellowstone þjóðgarðinum, Wyoming, Bandaríkjunum. Hrúðurmyndun kísils á hræinu og á fjöðrunum, ásamt aðsetur örverusamfélaga gerðist innan við daga eftir dauða og fyrir verulegri rotnun mjúkra vefa, sem leyfði varðveislu á grófri líkamsbyggingu sem venjulega tapast undir öðrum steingervingaferlum. Við settum fram þá tilgátu að aukin tíðni og umfang á ópal-A útfellingu, fengin fram annaðhvort með óvirkri eða virkri milligöngu örvera sem komu í kjölfar útbreiðslu örvera í hræjum, er nauðsynleg fyrir einstaka varðveislu hlutfallslegra stórra og holduga hræja í mjúkum vefum lífvera með myndun útfellingu steinda. (A silicified bird from Quantenary hot spring deposits, Alan Channing, Mary Higby Schweitzer, John R. Horner, Terry McEneaney, Proceedings of the Royal Society, 2005, 272, bls. 905).

Rannsakendurnir höfðu leitt hinn mikilvæga þátt hitastigs í ljós fyrir varðveisluferlið, en það voru nokkrar mikilvægar spurningar eftir ósvaraðar. Í fyrsta lagi, ef heitt vatn er ábyrgt fyrir steinruna á þessum steingervingi, hvers vegna ekki að vænta þess að aðrir steingervingar séu einnig tengdir hita eða heitu vatni, jafnvel þó að þeir séu ekki í námunda við ‚hverasvæði‘ í dag. Rannsakendurnir lögðu eitthvað svipað þessu til í lokaorðum sínum, en gerðu sér líklega ekki grein fyrir þeim afleiðingum slíkrar hugmyndar, þar sem hún yrði heimfærð á steingervinga úr öllum heimsálfum.

Núverandi steingervingakenning tekur ekki tillit til þarfarinnar fyrir heitu vatni, né getur hún útskýrt fíngerðu varðveisluna (fjaðrir fuglsins). Margir steingervingar innihalda svipað magn af varðveittum smáatriðum. Í greininni sem vitnað er í að ofan, Petrification of Wood by Silica Minerals, gefin út árið 1984, sýndu þunn þversnið smáatriði einstakra fruma og samsetningu þeirra í kísilrunnu steingerðu tré. Í dag er hefðbundið grunnvatn ekki heitt og getur þess vegna ekki varðveitt eða kísilrunnið trébút sem er grafinn í jörðunni.

Í öðru lagi, fuglasteingervingurinn í Yellowstone varðveittist með ópal, sem er svipað þeim niðurstöðum tilrauna í rannsóknarstofu sem áður hefur verið minnst á, sem sýndi trjáfrumur sem höfðu umbreyst í ópal í vatni sem var ofurmettað kísil. Hins vegar fór mikilvægi hás hitastigs fram hjá þessu tilraunafólki, alveg eins og vísindamenn fuglasteingervingsins fóru á mis við þá staðreynd að meira en 99% steingervinga heimsins eru ekki ópal – heldur eru kristallar byggðir á kvars. Og kvars getur ekki vaxið í hverum án þess að hafa háan þrýsting. Þetta færir okkur til baka til vaþrývarma, hins sanna uppruna steingervinga.

"Hentuga skeiðklukkan"

Hinn vel þekkti þróunarsinni Richard Dawkins sagði eitt sinn sögu í bók sinni The Blind Watchmaker og notaði skeiðklukku til að sýna á myndrænan hátt hvernig steinar eru aldursákvarðaðir:

Nýlega hafa framfarir í eðlisfræði gefið okkur aðferðir til að setja algildan aldur, í milljónum ára, á steinum og á þeim steingervingum sem þeir innihalda. Þessar aðferðir eru háðar þeirri staðreynd að ákveðin geislavirk frumefni hrörna á nákvæmlega þekktan hátt. Það er líkt og að nákvæmar örsmáar skeiðklukkur hafa á hagkvæman hátt verið innbyggðar í steinunum. Sérhver skeiðklukka var sett af stað í því augnabliki sem hún var sett niður. Allt sem steingervingafræðingarnir þurfa að gera, er að grafa upp og lesa tímann af skífunni. (The Blind Watchmaker, Why the evidence of evolution reveals a universe without design: Richard Dawkins, W. W. Norton & Company, 1987, bls. 226).

Þessi dásamlega saga lætur mann trúa því að allt sem sérfræðingar í tímatalsfræði jarðarinnar þurfa að gera, er að einfaldlega taka upp stein, setja hann í töfrabúnað sem aldursákvarðar með geislavirkum efnum og þá bíp, prentast út aldurinn! Þó svo að Dawkins langar að við trúum því að þetta sé svo einfalt, þá sagði Dalrymple að allir aldrar steina séu háðir „einstaklingsbundnum úrskurði“ þess sem er að leita að aldrinum. Reyndar er engin skeiðklukka í steinum með stafræna tölustafi sem segir okkur hversu gamall steinninn er.

Dæmi Dawkins hefði getað verið í lagi ef skeiðklukkan hefði verið grafin aðeins í tvö þrjú ár, en ef hún væri grafin í nokkur þúsund ár (hvað þá milljónir eða milljarðar ára), þá myndi hún ryðga og detta í sundur – alveg eins og aðferðir nútíma vísinda um aldursákvörðun með geislavirkum efnum hafa gert.

Þrátt fyrir æ meiri tækniframfarir og aukna möguleika á nákvæmum mælingum á samsætum frumefna, þá mun hin ranga kenning um uppruna á samsætum frumefna halda áfram að gefa okkur ónákvæma og ranga aldra.

Eins og gildir um allar vísindalegar kenningar – ef forspár kenningarinnar geta ekki verið prófaðar, skoðaðar og metnar á endurtekin hátt, þá er hún ógild. Ef aldursákvörðun þarfnast samráðs við sérfræðing í tímatalsfræði jarðarinnar sem gerir sinn eigin „einstaklingsbundinn úrskurð“ um það hver aldurinn skal vera, þá getur ekki verið neitt raunverulegt traust á þeim aldri og maður gæti átt von á því að slík vinnubrögð aldursákvörðunar mæti efasemdum meðal almennings.

Mörg önnur dæmi, meðal annars aldursákvörðun á þekktu sögulegu hrauni, sýna hversu gölluð samlíking Dawkins með skeiðklukkunni í raun er.

Líkanið um útfellingu saltlaga

Gott nammi sem heitir kandís sykur, sjá mynd hér að neðan, er búið til úr sykurkristöllum sem uxu úr ofurmettuðu lausn vatns og sykurs. Þegar þetta ferli er skoðað, kemur maður auga á eitt af lykilatriðunum í útfellingarferlinu.

Til að byrja með, þá er sykri bætt út í vatn og hrært þar til hann leysist upp. Með því að hita vatnið upp er hægt að leysa upp meiri sykur í lausnina. Um síðir leysist enginn frekari sykur upp, vegna þess að lausnin er þá orðin ofurmettuð. Þá er hætt að hita lausnina og hún kæld. Næst er kaldri lausninni hellt í flöskur með vítt op. Því næst er pinni settur í lausnina og loftþétt lok sett á til að forðast uppgufun en síðan tekur biðin við. Að lokum byrja litlir sykurkristallar að myndast á pinnanum. Hægt er að bæta við litar- eða bragðefnum í lausnina til að fá mismunandi afbrigði í útliti og bragði kandís kristallanna.

Sykurkristallar mynduðust þegar ofurmettaða sykurlausnin kældist. Minnkun í hitastigi er aðferð til að fella út steindir, ferli sem er allt öðruvísi en uppgufun. Það að lækka hitastig lausnar er algengt verklag í tilraunastofum í eðlisfræði og efnafræði, en það sama er ekki hægt að segja um jarðfræði. Í dag fyrirfinnast engin stór ofurmettuð og kólnandi saltvötn sem myndu leiða til kílómetra þykkra saltlaga. Hins vegar var eitt sinn tími þegar stór ofurmettuð og heit höf kólnuðu og mynduðu gífurlegt magn saltlaga, eins og þau sem sjást víðsvegar um heim í dag.

Algengasta og mikilvægasta saltið, bæði í jarðfræðinni og í líffræðinni, er NaCl – venjulegt matarsalt. Þegar hitastig í vatni er aukið frá 0°C í 100°C, eykst leysnin á NaCl úr 35 g/100ml í nærri 40 g/100ml. Eins og í dæminu um sykurkristallana mun ofurmettað NaCl lausn leyfa saltkristöllum að falla út úr lausninni þegar hitastigið lækkar (þó ekki eins mikið og í sykurlausninni). Almennt séð hefur jarðfræðin ekki íhugað hinn raunverulega möguleika fyrir því að stór og heit höf hafi þakið jörðina, og þar með hefur hún ekki íhugað að stór saltlög gætu hafa vaxið úr ofurmettaðri lausn vegna lækkunar á hitastigi. Sérhvert þeirra sex salta í sjónum, sem minnst er á í kaflanum um falskenninguna um hringrás bergs, kristallast úr lausn við mismunandi hitastig og þrýsting. Þannig mynduðust mikil og hrein saltlög!

Svipað og með myndun kandís sykurkristallana, mynduðust leyndardómsfull saltlög, eins og þau sem fjallað er um í kaflanum um falskenninguna um hringrás bergs, þegar salt féll út neðansjávar. Þetta er ástæðan fyrir því að mikill meirihluti jarðfræðilegra saltlaga er ekki útfelling vegna uppgufunar. Þetta er einnig ástæðan fyrir því að rannsakendur hafa aldrei getað endurskapað eða útskýrt nægilega vel saltlög af slíkri stærðargráðu sem á að hafa myndast með uppgufun sjávar.

Útfelling skilgreind á ný

Á ensku hefur hugtakið „Precipitation“ tvenns konar merkingu, annars vegar úrkoma sem flestir hafa heyrt um þegar talað er um veður og hins vegar útfelling sem efnafræðingar og eðlisfræðingar nota gjarnan. Í íslenskri nútímamálsorðabók Árnastofnunar getum við fundið skilgreiningu á útfellingu:

Útfelling – fast efni sem fellur úr vökva. (Heimasíða Árnastofnunar).

Þessi skilgreining er hins vegar er allt of almenn í umfangi sínu. Til dæmis aðskilur sigti í eldhúsinu einnig fast efni úr vökva. Við þurfum þess vegna nákvæmari skilgreiningu fyrir okkar tilgang. Þessi fannst í The Facts on File Dictionary of Chemistry, þar sem útfelling er skilgreind þannig:

Sviflausn lítilla agna fasts efnis í vökva sem myndast í efnahvarfi. (The Facts on File Dictionary of Chemistry – þriðja útgáfa: John Daintith, Checkmark Books, 1999, bls. 199).

Útfelling er oft sýnd í verklegri efnafræðikennslu með því að blanda saman tveimur glærum lausnum og fylgjast með hvernig fast efni myndast í glærri lausninni á botninum á tilraunaglasinu. Er þetta eina leiðin fyrir agnir fasts efnis til að myndast í lausn – í efnahvarfi? Til að svara þessari spurningu skoðum við eftirfarandi skilgreiningu á útfellingu í Wikipedia:

Útfelling er myndun fasts efnis í lausn vegna efnahvarfs. Þegar efnahvarfið á sér stað, kallast fasta myndefnið útfelling. Þetta getur gerst þegar óuppleysanlega efnið, útfellingin, myndast í lausn vegna efnahvarfs eða þegar lausnin hefur verið ofurmettuð með efnasambandi. Myndun útfellinga er tákn um efnabreytingu. Í flestum tilfellum myndast („fellur út“) fasta efnið út úr uppleystu efni og fellur á botninn í lausninni (þó myndi það fljóta ef það er eðlisléttara en lausnin, eða mynda sviflausn). (Heimasíða Wikipedia).

Takið eftir feitletruðu orðin, „efnahvarf“ og „efnabreytingu“ í þessari skilgreiningu. Eftir að hafa flett upp nokkrum heimildum og talað við fjölda efnafræðiprófessora, varð niðurstaðan sú að þessi skilgreining á útfellingu er ekki alveg rétt. Ástæðan fyrir því er að kristöllun getur átt sér stað án efnahvarfs, heldur einfaldlega með eðlilsfræðilegum breytingum í lausninni.

Rannsakendur uppgötvuðu árið 1958, að lang algengasta steind á meginlöndum jarðarinnar, kísill (kvars), getur kristallast út úr lausn með því að breyta eðliseiginleikunum hitastig eða þrýsting lausnarinnar. Úr greininni The Geological Society of America:

Kristöllun í silíkat kerfum er svo nátengt hitastigi, að möguleikinn á jafnhitakristöllun er sjaldan skoðað; og þó geta heilu kristallanir, sem byrja á vökva með engum kristalli, átt sér stað með engu falli í hitastigi. Þetta er mögulegt vegna þess hátts sem vatnið hefur áhrif á vökvana og vegna þess að vatnsmagnið sem haldið er í bráðnuðu silíkatinu er fall af þrýstingi…

Hægt er að stuðla að kristöllun í þessum vatnsbundnum kerfum með lækkun í hitastigi, lækkun á þrýstingi eða hækkun á þrýstingi. (Origin of Granite in the Light of Experimental Studies in the System, O. F. Tuttle og N. L. Bowen, The Geological Society of America, 1958, bls. 67-69).

Ekki er hægt er leggja nægilega mikla áherslu á mikilvægi þessarar skýringar á skilgreiningunni „útfelling“. Þýðing þessarar breytingar gefur svigrúm fyrir gangvirki fyrir vöxt náttúrlegra steinda, gangvirki sem ekki hefur verið tekið eftir hingað til. Jafnvel þótt rannsakendur gerðu sér grein fyrir því fyrir mörgum árum síðan, að kvars kristöllun geti átt sér stað með því að breyta hitastigið eða hækka eða lækka þrýstinginn, þá hafa þeir ekki geta séð tengslin á milli þessa mikilvæga eðlisfræðilega staðreyndar og þeirrar staðreyndar að allar steindir vaxa í vatnslausnum.

Tökum nú saman endurskilgreinda útfellingaferlið, með viðbættu gangvirkinu sem er þekkt til að vera ábyrgt fyrir myndun fastra kristalla:

Náttúrulegir flúorít kristallar myndast ekki við storknun – þeir myndast í vatni.

Þyngdarafls-núningslögmálið

Núnings-hitalögmálið skilgreindi uppruna jarðhitans og útskýrði hvernig hraun myndast úr hita í gegnum núning. Þyngdarafls-núningslögmálið skilgreinir hins vegar uppruna hreyfinganna sem mynda núning.

Hin stöðuga daglega hreyfing jarðskorpunnar orsakast af jarðföllum. Þetta gefur mikið til kynna. Þyngdarafls-núningslögmálið sem myndskreytt er í mynd hér að neðan sýnir hvernig núningur á milli fleka framleiðir hraun í eldfjöllum. Daglegar hreyfingar upp og niður kílómetralangra sprungna í jarðskorpunni byggja upp gríðalega spennu. Við beinlínuröðun sólar og tungls í fullu eða nýju tungli eru hreyfingarnar stærstar og þegar sólin eða tunglið er í jarðnánd eða jarðfirrð, geta hreyfingarnar verið enn stærri og hugsanlega losað orku úr uppsafnaðri spennu í formi stærri jarðskjálfta. Jarðföll gefa vísbendingar um hvernig aukinn þrýstingur og núningur getur framkallað hita í jarðskorpunni.

Er það er tilviljun að í lok 2004 gusu St. Helen fjallið, eldfjöll á Havaí eyjum, Etna og önnur eldfjöll kröftuglegra en venjulega og síðan þann 26. desember 2004 hafi 9,1 jarðskjálfti, sá stærsti í áratugi, riðið yfir við vesturströnd Súmatra sem olli tortímandi skjálftaflóðbylgju? Það eru til lotur í allri náttúrunni og þær eru tengdar jarðskjálftum og eldvirkni í gegnum stjarnfræðilegar lotur. Við munum ræða fleiri vísbendingar úr stjarnfræðilegum lotum í kaflanum um veðurlíkanið, þar sem við ræðum einnig um eldgos og jarðskjálfta um víðan heim undir lok ársins 2004, auk aukningu á fellibyljum í kjölfarið, á árinu 2005. Voru þessir viðburðir einnig tilviljun? Fyrst þegar við skiljum tengslin á milli stjarnfræðilegra lota, jarðskjálfta og núningshita, getum við byrjað að spá fyrir um, að minnsta kosti á almennan hátt, hvenær og hvar þessir viðburðir munu eiga sér stað. Ef við þekkjum uppruna hreyfingarinnar, þá getum við skilið hvers vegna hreyfingar eiga sér stað og við getum einnig byrjað að spá fyrir um afleiðingar þessara hreyfinga.

Jarðföll – uppruni jarðskjálfta og hrauns

Áður notuðum við þá líkingu að nudda saman lófunum til að sýna áhrif núnings. Ímyndaðu þér að framlengja þá tilraun í 24 tíma á dag, 7 daga vikunnar. Jörðin verður fyrir einhverju svipuðu, fyrirbæri sem kallast jarðföll:

Næstum því allir skilja eitthvað úr hinni föstu hreyfingu sjávarfalla sem þekkist sem flóð og fjara tvisvar á dag og það er alkunnugt að tunglið er drifkraftur þessara sjávarfalla. Önnur staðreynd sem er ekki nálægt því eins þekkt er sú, að einnig eru til hreyfingar í jarðveginum vegna flóðkrafta. Úr Glossary of Geology (2005):

Jarðföll hafa sveiflur á milli sjö og fimmtán sentimetra. (Glossary of Geology: Fifth Edition, Klaus K. E. Neuendorf, James P. Mehl, Jr., Julia A. Jackson, American Geological Institute, 2005, bls. 200).

Þetta þýðir að jörðin sem þú stendur á færist upp og niður um sjö til fimmtán sentimetra á hverjum degi! Sami krafturinn sem orsakar flóð og fjöru í sjónum hrindir af stað jarðföllum, en við finnum ekki fyrir þessari hreyfingu vegna þess hversu hægfara hún er. Hún er þó mælanleg með þróuðum vísindamælitækjum og með hjálp gervihnattatækni. Sjö til fimmtán sentimetrar hljómar kannski ekki mikið, en ef tekið er tillit til þess að það eru hundruðir metrar af hörðu bergi undir fótum okkar og að það hreyfist daglega upp og niður, þá getum við metið betur stærðina á þessu jarðfræðilegu fyrirbæri. Fáir, þar með taldir vísindamenn, vita um jarðföll. Vísindasamtök eins og NASA viðurkenna jarðföll, en þau virðast gera lítið úr áhrifum þeirra og framlagi þeirra til að mynda hraun og jarðskjálfta:

Jörðin verður einnig fyrir flóði og fjöru á föstu landi, en þau jafngilda minna en 20 sentimetrum. (Heimasíða NASA).

Streita myndast í jarðskorpunni með tímanum vegna hinnar reglulegu, daglegu hreyfingar upp og niður sem orsakast af þyngdaráhrifum tunglsins, sem safnast upp þar til hún leysist úr læðingi í jarðskjálftum. Núningshiti á sér einnig stað en magn hitans sem myndast er háður stærð jarðskjálftans og þrýstingsins sem er til staðar við staðsetningu hreyfingarinnar; aukinn þrýstingur þýðir aukinn hiti. Þess vegna getum við átt von á hærra hitastigi þegar dýpt jarðskjálftaviðburðarins eykst. Síðar munum við sjá áþreifanlega sönnun fyrir þessu fyrirbæri.

Að búa til einfalda tilraun með veður-þrýstings kerfi

Ein ástæðan fyrir því að skilningur á veðrinu hefur verið svo hverfull, er að við getum ekki séð hið mikla magn vatnsgufu í loftinu með berum augum. Í árdaga læknisfræðinnar, eftir að læknar fóru að geta séð örverur með smásjám, varð skilningurinn ljós að sjúkdómar orsökuðust af óhollum gerlum. Á hliðstæðan hátt, að geta séð veðurmynstur í einfaldri tilraun mun hjálpa okkur að skilja hvernig náttúrleg veðurmynstur myndast.

Jarðfallahitun og kólnun (veðurþátturinn sem hefur vantað sem talað var um áður) eru útskýrð í myndinni hér að neðan. 40 L fiskabúr er skipt í tvö hólf en ofan á það er lok úr plasti. Tvö 13 cm² ferningar eru skornir úr skilveggnum, uppi og niðri, til að leyfa loftflæði. Til að líkja eftir virkum vaskjávarma er bikar með heitu vatni settur vinstra megin á einangraðan púða. Hægra megin á ísfylltur bikar að líkja eftir kælandi vaskjávarma með lofti sem er að dragast saman. Kveikt er á reykelsi og sett þar sem heita vatnið er, til að sýna hreyfinguna á loftinu. Eins og myndirnar sýna klárlega, þrýstir útþanda vatnsgufan frá heita bikarnum (hitað hátt í suðumark) loftinu til hægri, yfir á köldu hliðina, sem er svæði lágs þrýstings.

Í neðri myndinni var hitaða vatnið tekið út en þá hófst áhugaverð lofthreyfing. Heiti bikarinn hafði hitað upp glerbúrið umhverfis sig og púðann, sem greinilega framleiddi nægilegan hita til valda áframhaldandi útþenslu í loftinu, en þó miklu hægar. Þetta olli því að loftið tók að þyrpast í vinstra efri hluta búrsins, líkt og ský. Hægra megin myndaðist greinilega svæði lágs þrýstings yfir ísfylltan bikarinn, með lofti sem streymdi að ílátinu, alveg eins og það gerir í lægðum.

Þessi auðvelda tilraun sem hægt er að endurtaka, sýnir hvernig loft hreyfist burt frá svæðum með háan þrýsting í áttina að svæðum með lágan þrýsting. Vegna útþenslunnar á heita loftinu og samdrættinum á því kalda, þurfti ekkert utanaðkomandi gangverk fyrir þessa lofthringrás.

Þessi tilraun sýnir einnig fyrsta lögmál veðurs – veður jarðarinnar breytist með vaskjávarma, með því að sýna kerfi lofthreyfingar samkvæmt einfalda kjörgaslögmálinu PV ~ T, þar sem þrýstingur breytist vegna breytinga á hitastigi. Fyrsta lögmál veðurs er svo öflugt vegna einfaldleika þess, en sú vitneskja að vaskjávarmar mynda svæði hæða og lægða mun auðvelda skilning okkar á veðrinu verulega.

Veðurþátturinn sem vantar

Richard A. Kenn, vinsæll rithöfundur og veðurfræðingur, skrifaði:

Fimm grundvallarþættir samanlagðir gera það augljóst að jörðin hefur það veður sem við þekkjum. Í fyrsta lagi er augljósasti þátturinn sá að jörðin hefur andrúmsloft. Í öðru lagi skín sólin á jörðina. Þriðji þátturinn er snúningur jarðar. Næsti þáttur – og hann er einstakur fyrir jörðina – er hinn mikli vatnsforði jarðarinnar. Og að lokum er það landafræðin – fjölbreytt yfirborð frá höfum til meginlanda og íslaga sem þekja jörðina. (The Western Weather Guide, Richard A. Keen, Fulcrum Inc., Skywatch, 1987, bls. 3).

Hver af þessum „fimm grundvallarþáttum“ veldur veðurbreytingum? Getum við sagt að einhver einn þeirra eða einhver samsetning þeirra veldur regnstormum, snjóstormum, fellibyljum og hvirfilvindum? Það getum við ekki.

Í raun vitum við öll að veðrið getur algerlega breyst frá degi til dags, en…

Landafræðin breyttist ekki…

Vatnsforðinn breyttist ekki…

Snúningur jarðar breyttist ekki…

Flatarmál jarðar sem varð fyrir sólargeislum breyttist ekki…

Köfnunarefni, súrefni og argon sem andrúmsloftið er aðallega samsett úr breyttist ekki. Þessir „fimm grundvallarþættir“ veðursins eru fastar á daglegum grundvelli.

Grundvallar spurning: Hvað veldur breytingum á veðrinu frá degi til dags?

Þetta er milljón dollara spurningin í veðurfræði og svarið við henni fylgir hinni einföldu sannleiksreglu: í náttúrunni er einfaldi sannleikurinn sá, að sannleikurinn er einfaldur.

Hinir fimm grundvallarþættir veðursins valda ekki breytingum á veðrinu frá degi til dags, heldur er þar annar veðurþáttur að verki.

Veðurþátturinn sem vantar hefur áhrif bæði á daglega veðrið og á langtíma veðurmynstrið, eða á veðurfarið.