Õhk pakub teadusele endiselt üllatusi
On üks asi, mida vajame elamiseks kõige enam. Isegi enam kui toitu, enam kui vett, enam kui maad jalge all. Ja kummalisel kombel on just see asi nähtamatu ja käega kinni püüdmatu. Ja veel kummalisemal kombel ei teagi me täpselt, mida see nii oluline asi täpselt sisaldab. See vältimatu asi on õhk. Ilma toiduta saame läbi nädalakese-paar. Ilma veeta päeva-paar. Ilma õhuta vaid minuti-paar.
Taimede kole pale
Kui kalvinistlikuks vaimulikuks õppinud inglise õllepruulija poeg Joseph Priestley avastas, et kääriva õlle kohal leviv gaas kustutab küünlaleegi, hakkas asi teda huvitama, ning ta leidis varsti, et see gaas lahustub vees ja saadud ollust on meeldiv juua. Nii avastas Priestley 240 aasta eest süsihappegaasi ning leiutas kihisevad joogid. Kuid Priestley ei jäänud loorberitele puhkama, vaid asus uurima, kas sellist leegivaenulikku gaasi tekib ka teisiti kui õlle käärides. Ta võttis klaaskupli, kallas selle sisse elavhõbedat ja keeras siis kupli tagurpidi. Elavhõbeda sisse aga pistis eri aineid, mis raskes elavhõbedas pinnal ujusid ja mida ta siis luubiga koondatud päikesevalgusega soojendas. Kõik eritasid sedasama gaasi. Kuid üks, nimelt punakas elavhõbeoksiid paiskas välja gaasi, mis hoopis soodustas põlemist. Nõnda oli Priestley avastanud hapniku.
Hapniku tegeliku olemuse seletas talle ära prantslane Antoine Lavoisier, kes ei uskunud tol ajal levinud flogistoni hüpoteesi. Ning nimetas selle tõeliseks õhuks ehk oxygen’iks. Geniaalset keemikut Lavoisier’d tema avastused ei aidanud, sest kuninga maksuametnikuna oma katsete jaoks raha kogunud teadlasel langes 1794. aasta revolutsiooni ajal giljotiini all pea. Priestley pääses kergemalt. Tema kui alkeemia “sahkermahkerit” paljastanud mehe maja põletati küll maha, kuid 1791. aastal õnnestus tal ometi Ameerikasse põgeneda.
Praegustel teadlastel läheb kergemalt – nemad pääsevad sõnasõjaga. Möödunud aastal tekitas teadlaskonnas suurt elevust Saksa keemikute Frank Keppleri ja Thomas Röckmanni teade, et taimed eritavad metaani. Metaan on maagaasina tuntud põlev gaas, mis atmosfääris toimib 20 korda tõhusama kasvuhoonegaasina kui süsihappegaas. Metaani eritavad hapnikku mittetaluvad ehk anaeroobsed bakterid, kes tegutsevad näiteks soodes ja rabades ning prügimägedel, aga ka termiitide sisikonnas ja mäletsejate loomade magudes. Siiani arvati, et taimed seda gaasi nüüd küll õhku ei paiska. Kuid Keppler ja Röckmann pistsid 30 liiki troopiliste puude lehti ja rohttaimi purgi alla ja mõõtsid, kui palju nood siis täpselt süsihappegaasi tarbivad ja hapnikku vajavad. Ning avastasid oma üllatuseks, et tekib ka metaani. Nende tulemused sattusid tugeva kriitikatule alla, kuid Nobeli laureaat Paul Crutzen kinnitas, et temagi oli säherdust nähtust mõõtnud, ja juba 18 aasta eest.
Kui tõepoolest on tõsi, et troopiliste savannide taimestik paiskab õhku aastas 30–60 miljonit tonni metaani ehk kümnendiku kogupanusest, siis peab teadlaskond ümber hindama kogu senise kasvuhoonegaasinduse arvepidamise.
Metaani on atmosfääris küll väga vähe, ent see pole üldsegi tühine kogus, kui hakata arvestama selle panust kliima soojenemisele. Ning viimase 150 aastaga on metaani kontsentratsioon atmosfääris kolmekordistunud. Põhiliselt on see toimunud inimtegevuse tõttu – hoogustuv karjapidamine, üha laienevad prügilad, suurenev energiatootmine ning biomassi põletamine annavad oma panuse. Kuid taimed, mida on ikka peetud atmosfääri sõpradeks, sest nad seovad süsihappegaasi ja rikastavad seda hapnikuga? See ei mahu kuidagi ei teadlaste, ei keskkonnakaitsjate pähe, et taimedki võivad õhku paisata midagi meie jaoks ebameeldivat. Ja mõned taimed eritavad metaani 4000 korda enam kui teised.
Muutlik atmosfäär
Muidugi ei ole õhus leiduv metaan kõige olulisem osis, seda on sada korda vähem kui süsihappegaasi, mida omakorda on tühine kogus võrreldes hapnikuga, kuid suured muutused tekivad kogunevatest tillukestest nihetest. Ja nii kummaline, kui see ka pole – ajal, kui kosmoselaborid mõõdavad metaani kogust näiteks Saturni kaaslasel Titanil, ei ole Maa atmosfääri koostis, veel vähem selle muutumise dünaamika, kaugeltki mitte selge.
Kui elu Maal tekkis, mis juhtus umbes kolme ja poole miljardi aasta eest, polnud Maa kohal sellist õhku nagu praegu. Mis meile oluline – seal polnud hapnikku peaaegu ollagi. Ning just seepärast saidki tekkida esimesed ainuraksed bakterid, kes poleks hapnikku talunud silmaotsaski, kui neil oleks vaid silm olnud. Sest hapnik on väga aktiivne ja reageerib teiste molekulidega väga usinalt, nii et neist molekulidest ei jäägi suurt midagi järele.
Ega seda, kuidas hapnikku Maa õhu sisse kogunema hakkas, päris täpselt teatagi. Üks võimalus on, et see tekkis, kui vesi lagunes väga energilise ultraviolettkiirguse toimel hapnikuks ja vesinikuks. Teine võimalus on aga, et nende bakterite seas, kes valitsesid Maad tervelt kaks miljardit aastat, enne kui arenema hakkasid muud eluvormid, tekkis kuidagiviisi oskus kasutada ära Päikese kiirgust.
On olnud aegu, kui õhus on olnud hapnikku rohkem, koguni kuni kolmandik osa. Ja hull lugu küll – tollel ajal, mis oli umbes 350 miljoni aasta eest, elasid hiigelpuudest metsade vahel hiiglaslikud putukad. Kiilid ei olnud siis mitte paarikümnesentimeetrised, vaid ikka tubli paar meetrit pikad.
Augusti lõpul Käsmus toimunud Teadus.ee suvekoolis mõtiskles Tartu ülikooli füüsik Jaak Kikas, mis juhtub, kui õhk Maalt äkitselt ära kaob. Ja kui meie mingi mõttelise ime läbi ei lämbu, vaid saame seda sündmust jälgida. Ega me üksteisega kõnelda saaks, sest heli õhutühjas ruumis ei leviks. Lennukid kukuvad alla, linnud potsatavad maha. Ning päikeseloojangulgi tekivad hoopis uued värvid.
“Õhus on kõike, õhus on õhku, õhus on lõhnu ja liblikaid,” kirjutas Paul-Eerik Rummo 1970. aastatel. Kreeka filosoofid pidasid õhku vee, tule ja maa kõrval üheks kõiksuse põhielemendiks. Kuid, nagu märkis suvekoolis ajaloolane David Vseviov, on see ka ainus element, mille pärast pole veel sõdu peetud. Ja olgu lisatud, et see on siiani veel tasuta.
