Paleoklimatoloog Rein Vaikmäe annab ülevaate igikeltsast ja Eestist pärit igikeltsauurijate tegevusest. TTÜ emeriitprofessor Rein Vaikmäe on Eesti Teaduste Akadeemia polaaruuringute komisjoni esimees, ta on osalenud ekspeditsioonidel Euraasia ning Kanada Arktikas.
Arktikale iseloomulik nähtus on igikelts ehk kirsmaa, mis on aasta ringi külmunud maapinna osa, kus külmumine võib ulatuda mõnest meetrist mitmesaja meetrini ja Kirde-Jakuutias isegi kuni 2500 meetri sügavuseni. Praegusajal katab kirsmaa umbes 25% Maa põhjapoolkera maismaa pinnast ning lisaks Arktikale on seda ka Antarktikas ja kõrgmägedes. Külmumine ulatub seda sügavamale, mida madalamad on talvised temperatuurid, mida õhem on lumikate ja mida poorsemad ning lõhelisemad on kivimid ja setted. Piirkondades, kus igikeltsa ei kata liustikujää, võib maapinna pealmine kiht soojal aastaajal üles sulada ning külmal aastaajal uuesti jäätuda. Sellist vahelduvalt külmuvat ja sulavat kihti igikeltsa peal nimetatakse aktiivseks kihiks, püsivalt külmunud maapinna osa aga passiivseks kihiks. Kujunemistingimuste järgi võib igikelts olla kas süngeneetiline – kujunenud samal ajal setete moodustumisega – või epigeneetiline ehk kujunenud pärast setete moodustumist.
Arvukad mammutileiud igikeltsa piirkondades tõestavad, et tänapäevani säilinud igikelts on eksisteerinud väga pikka aega ja püsivalt vähemalt viimasest jääajast saadik.
Igikeltsaalade tüüpiliseks pinnavormiks on polügonaalpinnas ja seda põhjustavad jääkiilud. Külmumise tagajärjel tekivad pinnasesse lõhed, mis tihtipeale võivad ulatuda mitme meetri sügavuseni. Osaliselt täituvad need juba talvel lumega ning kevadeti lisanduvad sulaveed. Kuna kiilude kohal on pinnas niiskem kui mujal, kujuneb seal välja primitiivne taimestik ning toimub mullateke, mis ülaltvaates moodustabki Arktikale iseloomuliku polügonaalse pinnase. Paljudes piirkondades jõuab pinnas suvekuudel sulada vaid mõnekümne sentimeetri ulatuses ja sügavamates pragudes vesi külmub ega lase pragudel kokku vajuda. Nii kordub protsess aastast aastasse ja kiilud aina kasvavad. Kasvu kiirus sõltub kliimaoludest. Külmadel kliimaperioodidel kasvu kiirus suureneb, soojematel perioodidel aga aeglustub või lausa peatub. Sageli mattuvad jääkiilud pealekuhjuvate setete alla ja võivad sellisel juhul säilida muutumatuna aastatuhandeid. Enamasti on sellised moodustised paari meetri kõrgused ja läbimõõt laiemas osas ulatub pooleteise meetrini, aga on ka kuni 30 meetri kõrgusi ja 10-meetrise läbimõõduga hiiglasi. Mõnikord on kõrvuti asetsevad kiilud ka omavahel kokku kasvanud, moodustades hiiglaslikke jääkonglomeraate. Üldjuhul on neid näha vaid Arktika jõgede kallastel ja Põhja-Jäämere rannikul, kus sellised paljandid on sageli mitme kilomeetri pikkused.
Eduard Toll ja teised Eesti taustaga uurijad
Üks esimesi teadlasi, kes selliseid jäämassiive 19. sajandi teisel poolel oma Kirde-Siberi ekspeditsiooni käigus kirjeldas, oli Eduard Toll. Tema arvates oli nende hiiglaslike jäämassiivide näol tegemist viimasest jääajast pärinevate liustike jäänukitega, mis setete alla mattununa külmas kliimas enam kui kümne tuhande aasta jooksul on säilinud. See teooria tundus tol ajal ainuvõimalikuna, kuna mingit muud mehhanismi selliste jäämoodustiste tekkimiseks siis ei tuntud. Alles 1950ndatel pakkus vene-nõukogude keltsauurija Aleksander Popov välja eelkirjeldatud teooria suurte jääkiilude tekkemehhanismi kohta.
Lisaks Eduard Tollile väärib märkimist, et 19. sajandi teisel poolel osalesid Siberi Arktikas keltsapiirkondade esmauuringutel ekspeditsioonide korraldajate või -juhtidena veel mitu Eestiga seotud, baltisaksa ning vene päritolu, aga mingil perioodil Vene Teaduste Akadeemia teenistuses olnud teadlast (Karl Ernst von Baer, Aleksander Theodor von Middendorff, Alexander von Bunge jt).
20. sajandi keskel intensiivistusid eelkõige majanduslikel eesmärkidel geoloogilised uuringud nii Euraasia kui ka Kanada ja USA Arktikas, kus sooviti kasutusele võtta rikkalikke nafta- ja maagaasi- ning ka mineraalsete maavarade maardlaid. See eeldas ka vajaliku infrastruktuuri väljaehitamist neis ülikeeruliste ehitustingimustega piirkondades. Uuringute käigus leiti, et lisaks jääkiiludele on keltsapiirkondades ka muude tekkemehhanismidega massiivjää moodustisi, millest osa on moodustunud piirkondade põhjavee külmumisel, aga piirkondades, mis on mineviku jääaegadel olnud kaetud jääkilpidega, on kunagise liustikujää jäänukid mattunud hilisemate setete alla ja vaatamata vahepealsetele kliima soojenemistele säilinud igikeltsa tingimustes tänapäevani.
Jäässe peitunud info
Tänapäevaste Antarktika ja Arktika liustike ning jääkilpide jääs isotoop-geokeemiliste indikaatorite näol salvestunud informatsiooni mineviku kliimamuutuste kohta õpiti lahti mõtestama 1960ndatel. Samas idee keltsapiirkondade jäässe salvestunud mineviku kliimamuutuste infomatsiooni dešifreerimisest hakkas levima alles 1980ndatel nii Kanadas kui ka Nõukogude Liidus. Mõneti pioneerideks selles valdkonnas olid tollase Eesti Teaduste Akadeemia geoloogia instituudi teadlased, kes tegelesid Kvaternaari jäätumiste ajaloo uuringutega Euraasia loodepiirkonnas. Kuna viimase jäätumise ulatus Euraasia Arktikas oli tol ajal kirglike ja väga vastuoluliste debattide objekt, kasutasime võimaslust, et Moskva Ülikooli keltsauurijad olid koos Igarka keltsajaama kolleegidega leidnud huvitavad massiivjääpaljandid Jenissei jõe alamjooksul, praktiliselt polaarjoonel, uurisime neid isotoopmeetoditega ja tuvastasime, et tegemist ongi umbes 110 000 aastat tagasi Vara-Weichselis moodustunud jääkilbi jäänukiga. Isotoopgeokeemiliste andmete kõrval tõendasid seda ka massiivjää deformeerunud struktuur ning jääd ümbritsevad liustikusetted, samuti jäämassiivi alused Eemi jäävaheajast pärinevad setted.
1980ndate teisel poolel jätkasime uuringuid Kirde-Siberis. Kolõma jõe alamjooksul paljanduvate hiiglaslike jääkiilude isotoop-geokeemiliste uuringutega õnnestus kummutada tol ajal mitme vene keltsauurija püstitatud hüpotees, et jääkiilude tekkeajal olid valitsenud uskumatult madalad temperatuurid ehk kuni –100 °C. Võrreldes sealsete jääkiilude isotoopkoostise andmeid umbes sama vanusega Gröönimaa jääpuursüdamike isotoopandmetega, näitasime, et kiiljääd moodustanud sademete temperatuurid ei olnud madalamad kui –30–40 °C.
Keltsauuringud tänapäeval
1990ndatel jätkasime keltsauuringuid koos Kanada kolleegidega Kanada Arktikas Mackenzie jõe deltapiirkonnas, aga ka Byloti saarel Kanada Arktikas sealse kattejää tekkemehhanismide uurimisel. Viimastel aastakümnetel on keltsapiirkondade uuringud muutunud eriti aktuaalseks seoses kliimasoojenemise temaatika jõudmisega poliitilistesse ja majanduslikesse debattidesse. Eeldatavalt on kliima soojenedes muude probleemide kõrval keltsapiirkondades vabanemas ja atmosfääri paiskumas suured kogused praegu gaashüdraatidena keltsa pinnasesse seotud metaani, mis veelgi võimendaks kliima soojenemist. Samuti hoiatavad vene teadlased, et igikeltsa sulamisega Siberi Arktikas võivad sealt vabaneda kunagi sealkandis möllanud Siberi katku spoorid.
Seega on keltsapiirkondade esmauurijate valdavalt maadeavastuslike eesmärkide juurest tänapäeval jõutud keltsapiirkondade uurimisel märksa praktilisematele globaalsetele probleemidele lahenduste otsimiseni.
Tekst: Rein Vaikmäe
Kaart: Karl Ernst von Baer (allikas: Venemaa Teaduste Akadeemia)