NGV-Geonieuws 26 artikel 239

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Augustus 2002, jaargang 4 nr. 14 artikel 239

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 26! Op de huidige pagina is alleen artikel 239 te lezen.

<< Vorig artikel: 238 | Volgend artikel: 240 >>

239 Convectie in aardmantel noodzakelijk voor ontstaan en voortbestaan van het leven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

De vroege grootschalige tektoniek van de aarde blijkt van grote invloed te zijn geweest op de evolutie van de biosfeer. De aardwetenschappers John Lindsay (Australian National University) en Martin Brasier (Oxford University) concluderen op basis van nieuwe gegevens dat het uiteindelijk schollentektoniek was die de ontwikkeling van onze biosfeer mogelijk maakte.

Ze komen tot die conclusie op basis van onderzoek van kalksteenpakketten uit West-AustraliŽ die tussen 2,6 en 1,9 miljard jaar geleden werden gevormd. Ze analyseerden onder meer de verhouding tussen de koolstof-isotopen C-12 en C-13. Omstreeks 2,6 miljard jaar geleden was deze verhouding, net als in de periode vanaf 1,8 miljard jaar geleden, constant. Dat duidt op een stabiele koolstofbalans, maar ook op het feit dat fotosynthese toen een belangrijke parameter was binnen de biosfeer. Tussen 2,5 en 1,9 miljard jaar geleden daarentegen fluctueerde de 12C/13C-verhouding nogal, met uitschieters naar zowel hoge als lage waarden; zo was er omstreeks 2,2 miljard jaar geleden een grote uitschieter.

Opvallend is dat de onderzochte kalkstenen omstreeks 2,6 miljard jaar geleden werden gevormd op een groot, stabiel massief (craton) met passieve randzones, en dat de toen heersende evenwichtssituatie met betrekking tot de koolstofbalans verdween toen ook het stabiele karakter van het massief verdween. De 12C/13C-verhouding begon namelijk te fluctueren op hetzelfde moment dat twee cratons naar elkaar toe begonnen te bewegen. De botsing van de continenten leidde tot een belangrijke fase van gebergtevorming, die samenhing met het diep wegschuiven van continentale pakketten (met veel C-12) onder andere aardschollen, zoals dat ook nu door continentverschuiving plaatsvindt. De oceanen werden daardoor relatief verrijkt aan C-13. De onderzoekers stellen dat er aanwijzingen zijn dat soortgelijke, gelijktijdig optredende processen ook eerder in de aardgeschiedenis zijn voorgekomen.

Op basis hiervan komen ze tot de hypothese dat de belangrijke fluctuaties in de 12C/13C-verhouding die in de aardgeschiedenis zijn voorgekomen, samenhangen met perioden waarin grote verschuivingen plaatsvonden van de aardschollen die de oude kernen van de continenten 'op hun rug' meedragen. Dergelijke perioden van sterke bewegingen van deze schollen staan in verband met het convectiepatroon in de aardmantel.

Dit betekent volgens de onderzoekers dat zonder de grote convectiestromen in het inwendige van de aarde - die zijn gebaseerd op de vervalwarmte van radioactieve isotopen - de ontwikkeling van de biosfeer met een gelijkblijvende hoeveelheid koolstof, onmogelijk is. De enorme aantallen afstervende organismen die in de ondiepe zeeŽn langs de randen van de continenten leven, bezinken immers na hun dood. Op de zeebodem worden ze onder nieuwe sedimenten begraven, waardoor hun koolstof aan de koolstofkringloop wordt onttrokken. Door de continentverschuiving komt deze koolstof weliswaar eerst door neergaande convectiestromen diep in de aardkorst of aardmantel terecht, maar later komt die weer via opstijgende convectiestromen terug in de biosfeer. Convectiestromen, die bij grote activiteit - door de selectieve verwijdering van C-12 - zorgen voor een afwijkende 12C/13C-verhouding in het oceaanwater, zijn dus essentieel voor de recycling van de voor het leven noodzakelijke koolstof. De onderzoekers tekenen daarbij aan dat deze relatie tussen de koolstofbalans en de vervalwarmte van radioactieve isotopen in een hemellichaam fundamentele implicaties heeft voor het leven als zodanig: op planeten die onvoldoende groot zijn om op vervalwarmte gebaseerde convectiestromen op te wekken, zal meercellig leven zich waarschijnlijk nooit hebben kunnen ontwikkelen. Daarnaar hoeft dan ook volgens hen niet te worden gezocht op Mars. Onderzoek daarnaar is recent weer in de belangstelling gekomen door de vondst van (waarschijnlijk grote) hoeveelheden ijs in de ondiepe ondergrond van de rode planeet.

Referenties:
  • Lindsay, J.F. & Brasier, M.D., 2002. Did global tectonics drive early biosphere evolution? Carbon isotope record from 2.6 to 1.9 Ga carbonates of Western Australian basins. Precambrian Research 114, p. 1-34.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Biosfeer dankt zijn bestaan aan convectie in aardmantel' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (6 april 2002).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl