Helsingin yliopisto
Tein graduani varten jo kauan sitten mineraalikoostumusanalyysejä pikriittinäytteiden ohuthieistä Helsingin yliopiston Geotieteiden ja maantieteen osaston elektronimikroproobilla (kiitos opastuksesta menetelmän käyttöön Radoslaw Michallikille). Laite pommittaa ohuella hiilikerroksella päällystettyä näytettä elektroneilla, ja näytteessä olevat atomit virittyvät. Virityksen purkautuessa kukin atomi lähettää fotonin, jonka energia vastaa sen karakteristista aallonpituutta. Kun tästä syntyvä röntgensäteily vastaanotetaan ja analysoidaan, saadaan selville hyvinkin tarkasti, mitä alkuaineita näytteessä on läsnä. Menetelmä toimii, vaikka pitoisuudet olisivat hyvin pieniä.
Aikaisemmassa vaiheessa analysoin kaikki alkuperäisen näytesarjani näytteet. Myöhemmin, kun käytettävissä oli muilla menetelmillä (röntgenfluoresenssilla ja induktiivisesti kytketyllä plasmamassaspektrometrillä) tuotettuja kokokivikoostumusten mittaustuloksia, alkoi näyttää siltä, että myös kaksi muuta näytettä kuuluisivat samaan sarjaan. Toisen näistä sain analysoitua melko pian alkuperäisen sarjan jälkeen. Näytti siltä, että kaikki nämä kivet kuuluvat yhteen, joten seuraavaksi koko sarjalle strontium- ja neodyymi-isotooppianalyysit.
Tämän vaiheen perimmäinen päämääräni on tunnistaa kivet, jotka muistuttaisivat mahdollisimman paljon niiden lähtöalueita maapallon vaipassa. Emme tietysti voi tietää tarkalleen, millaista vaipassa on, mutta tiedeyhteisöllä on melko hyvä käsitys siitä, millaiset piirteet kertovat kiven tulevan sieltä. Yksi tällainen piirre on hyvin magnesiumpitoinen oliviinimineraali. Oliviini kiteytyy primitiivisestä sulasta ensimmäisenä. Kaikkein kärkkäimmin tämän mineraalin osaksi hakeutuu magnesium yhdessä piin ja myöhemmin raudan kanssa. Näin sula köyhtyy ensin magnesiumista kiteytymisen edetessä, ja myöhemmin kiteytyvä oliviini sisältää magnesiumin vähetessä yhä enenevässä määrin rautaa.
Toinen tärkeä asia kiven edustavuuden kannalta on sen saastumattomuus. Tämä hieman raa’alta kuulostava piirre tarkoittaa sitä, miten hyvin kivi on säilyttänyt alkuperäiset, mahdollisesti alhaisetkin hivenalkupitoisuutensa matkalla maan vaipasta pinnalle. Helposti nimittäin käy niin, että magma oleskelee turhan pitkään vaikkapa vaikkapa kuoren sisällä magmakammiossa, ja lämmöllänsä houkuttelee kuoren erilaisista kivilajeista uusia alkuaineita mukaansa. Näin saastuneet kivet näyttävät päälle päin aivan samalta kuin saastumattomatkin, mutta niistä voidaan mitata korkeampia pitoisuuksia maan kuoressa tyypillisiä alkuaineita, kuten rubidiumia, kaliumia, strontiumia tai lantaniumia. Lisäksi kuoren ja vaipan isotooppikoostumukset yleisesti ajatellen poikkeavat toisistaan valtavasti: kuori sisältää suhteellisesti huomattavasti vähemmän neodyymin radiogeenistä isotooppia 143 kuin vaippa ja sieltä peräisin olevat kivet. Toisaalta maan kuoressa on lähes aina huomattavasti vaippaa enemmän strontiumin radiogeenistä isotooppia 87. Jos siis haluaisimme tietää alkuperäisen vaippalähteen isotooppikoostumuksen, kuorella saastuneesta näytteestä ei ole paljon iloa.
Sattuipa niin, että suurin osa nyt tutkittavana olevan pikriittisarjan kivistä näyttää olevan jossain määrin saastuneita. Ne kylläkin sisältävät hyvin magnesiumpitoista oliviinia, mikä on rohkaiseva signaali. Silti ne ovat ehkä olleet hieman liian paljon tekemisissä kuoren kanssa, jotta saisimme niiden kokokivianalyyseistä hyvää kuvaa vaipan isotooppikoostumuksesta. Onneksi sarjassa oli kuitenkin kaksi kiveä, joissa ei näkynyt laisinkaan saastumisen merkkejä. Valitettavasti kävi kuitenkin niin, että toisen neodyymi-isotooppianalyysi epäonnistui (näyte putosi TIMS-laitteessa hehkutuslangalta kesken mittauksen ennen kuin riittävästi toistoja ehdittiin saavuttaa). Laite jäi sen jälkeen eläkkeelle, joten kokeen toistamisen ei ollut mahdollista. Näytti kuitenkin siltä, että toisen näytteen onnistuneita analyysejä voitaisiin käyttää – olivathan tähän mennessä mitatut arvot näissä kahdessa näytteessä lähes samat.
Nyt pieneksi ongelmaksi muodostui kuitenkin se, että juuri tästä viimeisestä toivosta ei ollutkaan olemassa oliviinin koostumusanalyysiä. Vaikka eihän se varsinaisesti mitään muuttaisi, ajattelin: kaikki sarjan näytteet olivat olleet oliviinin koostumukseltaan aivan samankaltaisia. Kaikista tutkittavista kivistä olisi kuitenkin oltava olemassa samat analyysit. Jos tämä olisi tulossa mukaan, toimenpide oli tehtävä varmistukseksi. Olin proobille mennessäni aivan varma, että tulos olisi noin 88-89 prosenttia forsteriittia (magnesiumpitoisen oliviinin nimi). Löimme jopa Arton kanssa jäätelöstä vetoa tuloksesta. Kuvaavaa on, että kumpikaan ei veikannut alle forsteriitti-87:ää.
Yllätys oli suuri, kun tämän näytteen forsteriittipitoisuus olikin ainoastaan 70 prosenttia. Näyte oli luonteeltaan aivan erilainen kuin muut sarjassa! Tulos tarkoitti, että kivi on kiteytynyt varsin kehittyneestä kivisulasta, eikä sen isotooppiarvojakaan voida käyttää ajatellussa tarkoituksessa. Tästä seurasi toinen saastumaton näyte oli nöyrästi saateltava uudelleen neodyymianalyysiin.
Tällaista se tutkimus taitaa olla. Tulos, joka lopussa mahdollisesti näyttää suoraviivaisesti saavutetulta, saattaa yleensä olla monivaiheisen, poukkoilevan polun päätepiste.