Maapallon sisään muodostuu lämpöä radioaktiivisuudesta ja kitkasta, onko muita tekijöitä?

Onko lämmön tuotto tasapainossa, lämpöä lähtee yhtä paljon kuin tulee? Vaikuttaako tämä ilmastonmuutokseen?

Vastaaja: Professori Ilmo T. Kukkonen Geologian tutkimuskeskuksesta:

Maapallon sisällä syntyy tosiaankin lämpöä radioaktiivisen aineiden hajoamisen seurauksena. Kyseessä on uraanin isotooppien U-235 ja U-238, toriumin isotoopin Th-232 ja kaliumin isotoopin K-40 hajoamisesta.  Lisäksi pieni osa Maan sisäisestä lämmöstä on peräisin Kuun aiheuttamasta vuorovesikitkasta. Muutama muukin pienempi tekijä löytyy. Mukana on myös hieman sellaista lämpöä, joka on peräisin maapallon muodostuessa vapautuneesta potentiaalienergiasta sekä lämpöä, joka syntyi aurinkokunnan varhaisvaiheessa lyhytikäisten radioisotooppien hajoamisen kautta.   

Suurin lämmönlähde on tänä päivänä kuitenkin edellä mainittu U-T-K-isotooppien lämmöntuotto. Niiden tuottama lämpö on sinänsä pientä: maankuoressa lämmöntuotto on vain muutamia miljoonasosawatteja kuutiometriä kohden. Se on silti keskeisen tärkeä lämpölähde, joka aiheuttaa monia maapallon sisäisiä prosesseja kuten maan vaipan konvektion eli kuuman kiviaineksen kiertovirtauksen, litosfäärilaattojen liikkeen ja tulivuoritoiminnan. Lämpöä purkautuu johtumalla jatkuvasti kohti pintaa, koko pallolla keskimäärin 87 milliwattia per neliömetri ja Suomessa noin 40 milliwattia per neliömetri. Maapallon keskipisteessä on noin 5 000 asteen lämpötila ja Suomen kallioperässä 50 kilometrin syvyydellä on noin 500 asteen lämpötila.

Maapallon sisäinen lämmöntuotto ja maapallon pintaa kohti johtuva lämpövuo eli lämpövirta eivät vaikuta ilmastomuutokseen, sillä ne ovat paljon pienempiä kuin maan pintaan vaikuttavat ilmakehän lämpötilojen vaihteluprosessit. Esimerkiksi Auringosta tuleva säteily on luokkaa 1 500 wattia per neliö, kun Maan pintaan johtuva lämpövuo on vain kymmenien watti per neliömillien luokkaa. Kuitenkin yö- ja talviaikaan takaisin säteilyllä menetetään avaruuteen jokseenkin se, mikä auringosta päivällä ja kesällä saadaan. Ilmaston tasapaino on herkkä säteilytaseen muutoksille, mutta maapallon sisäinen lämmöntuotto ei vaikuta ilmastoon.

Ilmastonmuutos vaikuttaa sen sijaan maahan, kallioperän lämpötiloihin. Geologien maaperään poraamien syvien kairareikien lämpötilamittauksissa on voitu todeta menneiden ilmastonmuutosten vaikutus, joka ulottuu jääkaudesta nykyiseen, käynnissä olevaan lämpenemiseen. Syvien kairareikien lämpötila-aineistoja käytetäänkin lämpötila-arkistoina, jotka kertovat menneisyyden ilmastonmuutoksista.