NGV-Geonieuws 169 artikel 1030

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Juli 2010, jaargang 12 nr. 4 artikel 1030

Redactie: George Brouwers tot en met artikel 1023 en vanaf 1024 dr.W.M.L.(Willem) Schuurman

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 169! Op de huidige pagina is alleen artikel 1030 te lezen.

<< Vorig artikel: 1029 | Volgend artikel: 1031 >>

1030 Organische mist beschermde vroege aarde tegen ultraviolette straling
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Geofysica !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Gedurende het Archeïcum (3,8-2,5 miljard jaar geleden) waren er al primitieve levensvormen op aarde. Dat kan zich alleen hebben ontwikkeld als er een afscherming bestond tegen de sterke ultraviolette straling. Onderzoekers nemen daarom reeds lange tijd aan dat er een soort dampkring was die de straling deels tegenhield. Volgens de huidige opvattingen bestond die dampkring vooral uit stikstof, met geringere hoeveelheden kooldioxide, methaan, waterstof en waterdamp.

Een dergelijke atmosferische samenstelling zou echter tot zeer lage temperaturen hebben geleid waardoor de aarde bevroren had moeten zijn, want de hoeveelheid zonnestraling die de aarde destijds ontving was zo’n 20-30% geringer dan nu. Toch waren de temperaturen aan het aardoppervlak zeker net zo hoog als nu, en veel onderzoekers menen daarom dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer moeten hebben gezeten dan algemeen wordt aangenomen. Waar die broeikasgassen uit zouden hebben bestaan, en waar ze vandaan zouden moeten zijn gekomen, kon echter niemand aannemelijk verklaren.


Titan, een maan van Saturnus, heeft een dampkring die
vergelijkbaar is met die van de aarde gedurende het vroege Archeïcum.

Tot nu, tenminste, want onderzoekers van de Universiteit van Colorado hebben nu een theoretische verklaring gevonden. Ze menen dat de dampkring vooral bestond uit methaan en stikstofverbindingen (o.a. ammonia) die werden gevormd door reacties van op het aardoppervlak aanwezige stoffen, inclusief ‘organisch’ materiaal (zoals methaan dat bij vulkanische uitbarstingen kan zijn vrijgekomen), onder invloed van zonlicht. Vooral het broeikasgas ammonia zou, samen met het methaan, hebben bijgedragen aan hogere temperaturen.

De onderzoekers gingen uit van een klimaatmodel van het (Amerikaanse) National Center for Atmospheric Research, en van biochemische studies die aan de eigen universiteit werden uitgevoerd. Die laatste studies geven een verklaring voor de merkwaardige dampkring van Titan, de grootste maan van Saturnus en de op een na grootste maan van ons zonnestelsel; Titan bevat bovendien, net als de Aarde, vloeistoffen aan het oppervlak. De dampkring van deze grote maan vormde onderdeel van veel studies die zijn uitgevoerd sinds het ruimtevaartuig Cassini Saturnus in 2004 bereikte.


Het zaad van de populier. Een dergelijke complexe
vorm zouden de (microscopisch kleine) mistdeeltjes
in de aardatmosfeer tijdens het Archeïcum hebben gehad.

Een van de bevindingen van dat onderzoek van Titan was dat de eigenschappen van de dampkring moeilijk te verklaren zijn op basis van de algemeen aanvaarde veronderstelling dat de aërosoldeeltjes waaruit de atmosfeer bestaat bolvormig zijn. Een betere verklaring werd verkregen als werd aangenomen dat die kleine deeltjes een soort onregelmatige ketting vormen van samengestelde deeltjes. De vorm zou vergelijkbaar zijn met die van de zaadjes van populieren. Een dergelijke vorm van de aërosoldeeltjes nemen de onderzoekers nu ook aan voor de dampkring van de aardatmosfeer gedurende het Archeïcum.

Volgens de onderzoekers moet er destijds per jaar zo’n 100 miljoen ton ‘mist’ op aarde zijn geproduceerd. Die bleven niet een steeds dikkere atmosfeer opbouwen, want de deels organische verbindingen ‘regenden’ ook langzaam weer uit op aarde, zo ‘voedsel’ verschaffend voor de zeer primitieve organismen die toen de zeeën bevolkten.

Het idee van een vroege dampkring op aarde die vooral bestond uit kooldioxide en ammonia is op zich niet nieuw: er werd zo’n 35 jaar geleden ook al over gespeculeerd. Men schoof dat idee toen echter terzijde omdat men zo’n samenstelling toen niet kon verklaren. In 1997 stelde Carl Sagan, bekend van zijn televisieprogramma’s over wetenschap, met collega Cristopher Chyba ook een Archeïsche dampkring met organische verbindingen voor, maar zij gingen nog uit van bolvormige aërosoldeeltjes, wat uiteindelijk hun verklaring niet aanvaardbaar maakte. Nu is er dus wel zo’n verklaring gevonden, die aangeeft dat de Aarde er destijds, vanuit de ruimte, ongeveer zo moet hebben uitgezien als Titan nu, met een roodachtige atmosferische omhulling, en met oceanen die destijds niet blauw waren, maar groen als gevolg van het vele in het water opgeloste ijzer.

Referenties:
  • Wolf, E.T. & Toon, E.B., 2010. Fractal organic hazes provided an ultraviolet shield for early Earth. Science 328, p. 1266-1269.

Foto van Titan: NASA/JPL/Space Science Institute.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl