NGV-Geonieuws 125

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 September 2006, jaargang 8 nr. 18

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 721 Hoe oud werden de tyrannosauriėrs?
  • 722 Weer beļnvloedt stand van de aardas
  • 723 Oorsprong woestijnlak biedt mogelijkheid tot onderzoek naar leven op Mars
  • 724 Weer nieuwe aanwijzingen voor zeer vroeg (3,8 miljard jaar) leven
  • 725 Nieuwe scheur in aardkorst kan voorbode zijn van nieuwe oceaan

    << Vorige uitgave: 124 | Volgende uitgave: 126 >>

721 Hoe oud werden de tyrannosauriėrs?
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers !

Een uitgebalanceerde leeftijdsopbouw van een gemeenschap is van groot belang, onder meer om te zorgen dat er voldoende nakomelingen komen, maar ook om te voorkomen dat alle voedsel (bijv. prooidieren) worden geconsumeerd zodat er voor het nageslacht niets overblijft. De leeftijdsopbouw van een gemeenschap wordt bepaald door de (statistische) kans voor ieder individu om een bepaalde leeftijd te bereiken. Voor tal van fossielgroepen is hierover reeds veel bekend (omdat er grote aantallen exemplaren gevonden zijn waarvan de leeftijd - bijv. via groeiringen - kon worden vastgesteld), maar van andere fossiele diergroepen is daarover nauwelijks iets bekend. Dat geldt bijv. voor de dinosauriėrs, waarvan per soort in het algemeen te weinig exemplaren zijn gevonden uit dezelfde tijd en omgeving om een statistisch verantwoord beeld te krijgen.


Reconstructie van Albertosaurus sarcophagus


Groeilijnen in het bot van Albertosaurus sarcophagus


Daarin is nu verandering gekomen. Onderzoekers stelden de leeftijd vast van 22 exemplaren van de tyrannosauriėr Albertosaurus sarcophagus
, die zo'n 70 miljoen jaar geleden - waarschijnlijk binnen enkele weken of maanden - waren samengespoeld aan de oever van een rivier zo'n 200 km ten noorden van het huidige Calgary. De onderzoekers gaan er vanwege deze omstandigheden van uit dat de leeftijden van die exemplaren de opbouw van de toenmalige gemeenschap van die soort redelijk weergeven. De leeftijd van de individuen werd vastgesteld met een betrekkelijk nieuwe techniek, waarbij groeilijnen kunnen worden geteld, onder meer in beentjes uit de voet.


Vergelijking tussen de levensverwachtingen van mensen, dino-groepen zoals de tyrannosauriėrs, en vogels (als directe afstammelingen van de dinosauriėrs)

Bij de groep waren geen zeer jonge exemplaren. In het algemeen geldt bij gewervelde dieren dat zo'n 50-80% van deze jongste groep slachtoffer wordt van rovers, en dat nemen de onderzoekers ook aan voor deze gemeenschap. Het aantal exemplaren tussen 2 en 13 jaar was groot (het sterftecijfer bedroeg 3,5%); kennelijk was dit een leeftijdsgroep met goede overlevingskansen. Dat schrijven de onderzoekers toe aan het feit dat individuen van deze soort zelfs op tweejarige leeftijd al even groot of zelfs groter waren dan de roofdieren die destijds hun woongebied onveilig maakten; die roofdieren zochten dus liever een andere prooi.


Jong exemplaar van Gorgontosaurus, een geslacht dat dezelfde levensverwachtingen had als de tyrannosauriėrs

In hun tienertijd (14-23 jaar) steeg de kans op overlijden echter aanzienlijk, en wel tot 22,9%. Daarvoor is geen directe oorzaak aan te wijzen. De onderzoekers denken dat er verband bestaat met het bereiken van de vruchtbare leeftijd: vrouwtjes zouden relatief weerloos zijn (en misschien ook fysieke problemen hebben) bij het leggen van eieren, en de mannetjes zouden elkaar wellicht hebben bevochten om de gunsten van een vrouwtje te winnen. Slechts weinig individuen van Albertosaurus sarcophagus werden oud: de onderzoekers vonden slechts één exemplaar van 28 jaar.


Gregory Erickson, leider van het onderzoeksteam

Om na te gaan of de gevonden leeftijdsopbouw een meer algemene geldigheid heeft, hebben de onderzoekers ook de botten onderzocht van drie andere tyrannosauriėrs (van diverse vindplaatsen in Canada en de Verenigde Staten), te weten Tyrannosaurus, Gorgosaurus en
Daspletosaurus. Daarbij vonden ze een soortgelijk beeld, zodat de gevonden leeftijdsopbouw waarschijnlijk algemene geldigheid heeft voor tyrannosauriėrs.

Referenties:
  • Erickson, G.M., Currie, Ph.J., Inouye, B.D., & Winn, A.A., 2006. Tyrannosaur life tables: an example of nonavian dinosaur population biology. Science 313, p. 213-217.
  • Stokstad, E., 2006. Vigorous youth for tyrannosaurs. Science 313, p. 158.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Gregory Erickson, Department of Biological Science, Florida State University, Tallahassee, FL (Verenigde Staten van Amerika).

722 Weer beļnvloedt stand van de aardas
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

Niet alleen de magnetische noord- en zuidpool 'wandelen' over het aardoppervlak, maar de geografische noord- en zuidpool doen dat ook. Er vindt in grote lijnen een tolbeweging plaats rondom de gemiddelde positie van de aardas (precessie), maar er zijn tal van oorzaken die ook binnen die tolbeweging weer kleine fluctuaties (zogeheten wobbles) veroorzaken. Het gaat meestal om astronomisch e factoren, die cycli veroorzaken in de stand van de aardas van soms slechts enkele seconden, soms miljarden jaren. De meest bekende - en best bestudeerde - perioden zijn de zogeheten Chandler wobble (van 433 dagen) en de jaarlijkse 'wobble'.


De tolbeweging (precessie) van de aardas is opgebouwd uit talloze grotere en kleinere tolbewegingen, elk met hun eigen oorzaak en periodiciteit


De twee genoemde wobbles zijn, op de termijn van een mensenleven, veruit het belangrijkste. Ze kunnen samen de stand van de aardas zodanig veranderen dat de geografische noord- en zuidpool zo’n 10 m van de op dat moment aanwezige positie afliggen. Vanwege hun verschillen in cyclusduur versterken de Chandler wobble en de jaarlijkse wobble elkaar soms, terwijl ze elkaar op andere momenten opheffen. Dat laatste gebeurt elke 6,4 jaar, en onderzoekers hebben die situatie - die ook optrad van november 2005 tot februari 2006 - aangegrepen om metingen te verrichten van de kortdurende wobbles. Ze maakten daarvan gebruik van metingen met het Global Positioning System (GPS), dat zeer nauwkeurige plaatsbepalingen mogelijk maakt.


Seth Carlo Chandler, die de nu gedetailleerd bekende zogeheten 'Chandler wobble' ontdekte

Gedurende de meetperiode van drie en een halve maand bleek de positie van de noordpool kleine verschuivingen te vertonen, die overigens alle binnen een gebied van één vierkante meter bleven. De nauwkeurige waarnemingen maakten het echter wel mogelijk om de door de noordpool gevolgde, zeer kronkelige, route met een nauwkeurigheid van slechts hooguit enkele centimeters vast te stellen.


De onregelmatige, kleine verplaatsing van de noordpool die het gevolg zou zijn van veranderende weersystemen

Het onregelmatige patroon valt op het eerste gezicht moeilijk te verklaren. De onderzoekers zijn er echter van overtuigd dat de veranderingen in de stand van de aardas gedurende de onderzoeksperiode het gevolg waren van de weersystemen op het noordelijk halfrond; als die al niet volledig verantwoordelijk waren, dan speelden ze op z’n minst toch een significante rol. Het gaat daarbij vooral om de plaatsen en bewegingen van grootschalige hoge- en lagedruksystemen. Die systemen werken op elkaar in, en de krachten die daarmee gepaard gaan zijn volgens de onderzoekers zo groot dat daardoor kleine veranderingen in de stand van de aardas worden veroorzaakt. Omdat de grote hoge- en lagedruksystemen en de bewegingen daarvan elkaar op wat langere termijn 'uitmiddelen', hebben deze fluctuaties in de stand van de aardas geen blijven effect (het netto-effect is nul). Omdat de duur en de verblijfplaatsen van de grote systemen geen regelmatige cycli vertonen, is ook het patroon dat de stand van de aardas weergeeft zeer grillig. Voor zover het gaat om de gevolgen van deze weersystemen, uiteraard. De grote astronomische cycli zijn natuurlijk wel regelmatig, en inmiddels zijn die ook herhaaldelijk duidelijk in de opeenvolging van sedimenten aangetoond.

Referenties:
  • Lambert, S.B., Bizouard, C. & Dehant, V., 2006. Rapid variations in polar motion during the 2005-2006 winter season. Geophysical Research Letters 33, L13303, doi:10.1029/2006GL026422.

Figuur met poolposities: American Geophysical Union.

723 Oorsprong woestijnlak biedt mogelijkheid tot onderzoek naar leven op Mars
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Op veel stenen die in een woestijn aan het oppervlak liggen, en op veel wanden in hete canyons komt een donkerglanzende substantie voor: woestijnlak. Dit verschijnsel heeft niet alleen de aandacht getrokken van de prehistorische mens (die door het wegkrassen van de woestijnlak langdurig bewaard gebleven tekeningen (petroglyfen) maakte, maar heeft ook wetenschappers al vroeg geļntrigeerd; Charles Darwin vroeg bijv. aan de Zweedse geochemicus Jons Berzelius om de stof te analyseren. Ondanks talrijke pogingen is er echter nooit een theorie ontwikkeld over het ontstaan van woestijnlak die algemeen werd aanvaard. De meeste onderzoekers meenden dat er een biochemisch proces aan ten grondslag moest liggen dat te danken zou zijn aan microorganismen die op de stenen leven (of leefden). De reden voor deze hypothese was dat de woestijnlak voornamelijk uit mangaanoxide zou bestaan (een stof die als 'bijproduct' ontstaat bij de stofwisseling van sommige bacteriėn en algen), en dat in dit mangaanoxide sporen van biologisch materiaal voorkomen.


Stenen met woestijnlak aan het oppervlak van een woestijn


Petroglyphen bij Grimes Point (Nevada), gemaakt door het wegkrassen van woestijnlak


Nieuw onderzoek, waarbij de laatste analytische methoden werden toegepast zoals hoogteresolutie elektronenmicroscopie en spectroscopie, leverde al direct een verrassend resultaat op: de woestijnlak blijkt helemaal niet uit mangaanoxide te bestaan, maar uit silica. Deze stof kan neerslaan uit de atmosfeer (maar dan is het moeilijk te verklaren waarom niet overal woestijnlak zou voorkomen), maar kan - onder de juiste klimatologische omstandigheden - ook door veel stenen zelf worden 'uitgezweet'. In de loop der tijd verandert dit silica eerst in een gelachtige substantie, om daarna uit te harden.


Rhyoliet uit de Mojave Woestijn (Stoddart Wells), met overal woestijnlak behalve op de zijde waarop hij lag

Een tweede belangrijke uitkomst van het onderzoek was dat woestijnlak - net zoals barnsteen - stoffen kan vasthouden die te beschouwen zijn als vingerafdrukken van levende organismen. Het gaat daarbij om stoffen zoals aminozuren, stukken DNA en zelfs complete microorganismen die op de steen leefden of daar - mogelijk toen de woestijnlak nog in gelvorm verkeerde - aan de steen bleven vastkleven. Deze tweede vondst is van groot belang: als er ook zoiets als woestijnlak zou voorkomen op stenen (of in grotten) van Mars (of andere planeten), dan zouden daarin soortgelijke 'vingerafdrukken van leven' of wellicht zelfs gehele vroeger ter plaatse ingekapselde microorganismen te vinden zijn. Dat maakt een doekgericht zoeken naar vroegere levensvormen op Mars een stuk eenvoudiger.


Microscopisch detail van een slijpplaatje van woestijnlak

Daarnaast blijkt de woestijnlak te zijn opgebouwd uit extreem dunne laagjes, waaruit veranderingen in het vroegere klimaat zijn af te lezen, vooral uit de aard van de chemische restanten van vroegere organismen. Omdat een laagje woestijnlak slechts uiterst langzaam wordt opgebouwd, zou analyse de klimaatveranderingen van duizenden of wellicht zelfs miljoenen jaren mogelijk maken. Ook klimaatveranderingen op Mars zouden door analyse van woestijnlak op Mars-stenen zo wellicht mogelijk worden.

Referenties:
  • Perry, R.S., Lynne, B.Y., Sephton, M.A., Kolb, V.M., Perry, C.C. & Staley, J.T., 2006. Baking black opal in the desert sun: the importance of silica in desert varnish. Geology 34, p. 537-540.

Foto's van petroglyphen en stenen op woestijnbodem: Imperial College, Londen (Groot-Brittanniė); foto's van handstuk en doorsnede: R.M. Potter, California Institute of Technology, Pasadena, CA (Verenigde Staten van Amerika).

724 Weer nieuwe aanwijzingen voor zeer vroeg (3,8 miljard jaar) leven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Alweer tien jaar geleden werden voor het eerst aanwijzingen naar voren gebracht dat er al 3,8 miljard jaar geleden leven op aarde voorkwam, zo'n 400 miljoen jaar eerder dan de tot dan toe oudste bekende organische materialen. Sindsdien is er een schier eindeloze stroom publicaties verschenen waarom het bij de meer dan 3 miljard jaar oude 'organische' restanten niet zou gaan om biogene overblijfselen; een vrijwel even grote stroom van publicaties meldde echter steeds nieuwe aanwijzingen voor zulk oud leven. Daartoe behoort onder meer een in juli gepubliceerd artikel dat opnieuw zeer sterke aanwijzingen bevat dat het tien jaar oude artikel juist is wat betreft het voorkomen van restanten van 3,8 miljard jaar oud leven, in gesteenten op het eiland Akilia, in het westen van Groenland.


Het eiland Akilia

De nieuwe publicatie, waaraan ook twee van de auteurs van het tien jaar geleden verschenen artikel meewerkten, rekent af met alle tot nu toe geuite kritiek. Die betrof vrijwel alle aspecten van enig belang: de chemische verbindingen die zijn aangetroffen (die niet van biogene oorsprong zouden zijn), de mineralen waarop het voorkomen van leven werd gebaseerd, de ontstaanswijze van de gesteenten waarin de organische restanten werden aangetroffen, en de ouderdom van die gesteenten.


Intrusief gesteente (dyke) op Akilia

Veel van de discussie van de afgelopen tien jaar vloeide voort uit het feit dat er van de geologie van Akilia weinig bekend was. Daarom hebben de onderzoekers nu eerst een gedetailleerde geologische kaart gemaakt voor het gebied waar het om draait. Uit die kaart bleek dat de oude biogene producten alleen voorkwamen in twee lagen. De ouderdom daarvan kon worden bepaald door de relatie met dateerbare intrusies. Die vormen een complex patroon, waarbij tal van intrusies zelf ook weer door jongere intrusies worden doorsneden, maar de nauwkeurige kartering - de onderzoekers spreken zelf van een nauwkeurigheid zoals van archeologen - leverde duidelijke resultaten op. Daarbij kwam vast te staan dat de lagen met de als organisch aangeduide verbindingen (iets) ouder dan 3,8 miljard jaar moeten zijn.


Het zeer oude gesteente op Akilia

Wat betreft dat organische karakter: de gesteenten hebben in de loop van de tijd zoveel meegemaakt (plooiingen, intrusies, etc.) dat het oorspronkelijke karakter uiteraard verloren is gegaan. Zelfs als dat niet het geval zou zijn geweest, zou het echter zijn gegaan om uiterst primitieve, microscopisch kleine (of nog kleinere) organismen die waarschijnlijk niet of nauwelijks te herkennen zouden zijn geweest. De organische oorsprong van de koolstofverbindingen die de onderzoekers aanmerken als van biogene oorsprong, ligt dan ook in de verhouding tussen de isotopen van koolstof-12 en koolstof-13 (ongeveer 100:1). Volgens de onderzoekers is de hoeveelheid C-13 ongeveer 3% groter dan te verklaren is bij een niet-organische herkomst; daarentegen is die juist wel goed verklaarbaar als het gaat om organisch materiaal.

Volgens sommige sceptici is een degelijke verhouding tussen koolstofisotopen ook zonder tussenkomst van levende organismen te verklaren, maar de hypotheses daaromtrent gaan uit van uiterst onwaarschijnlijke situaties. Bovendien zijn, ook in West-Groenland, recentelijk gelijke verhoudingen tussen koolstofisotopen aangetroffen in zeer oude apatietkristalllen (apatiet is een fosforhoudend mineraal dat onder meer voorkomt in botten en tanden), wat eveneens lijkt te wijzen op een organische oorsprong. Wordt ongetwijfeld vervolgd.

Referenties:
  • Manning, C.E., Mojzsis, S.J. & Harrison, T.M., 2006. Geology, age and origin of supracrustal rocks at Akilia, West Greenland. American Journal of Science 306, p. 303-366.

Foto van de dyke welwillend ter beschikking gesteld door Stuart Wolpert, University of California, Los Angeles, CA (Verenigde Staten van Amerika); overige foto's: NASA.

725 Nieuwe scheur in aardkorst kan voorbode zijn van nieuwe oceaan
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Waar twee aardschollen zich van elkaar af bewegen ('rifting'), wordt de ruimte ertussen breder. Gewoonlijk is dat een oceaan. Het precieze proces van het uiteendrijven kan daardoor nauwelijks worden bestudeerd: het vindt vooral op de midoceanische ruggen plaats, vrijwel altijd onder water. Waar de midoceanische rug boven de zeespiegel uitsteekt, zoals op IJsland, is het proces ook niet of nauwelijks te bestuderen, want hoewel tektoniek en vulkanisme er veelvuldig optreden, vindt het echte uiteendrijven op een bepaalde plaats gemiddeld slechts eens per enkele honderden jaren plaats.


Op 26 september 2005 opende zich een uitlaat van ca. 60 m breed op de Dabbahu-vulkaan. Foto EB.


Beginnende scheuren aan weerszijden van de kraterpijp. De grijze massa is uitgestoten as. Foto EB.

Het uiteendrijven vindt echter niet alleen in het midden van oceanen plaats: een bekende zone is het Oost-Afrikaanse slenksysteem, waar de Nubische schol wegdrijft van de Somalische en de Arabische schol. In 2004-2005 trad in Ethiopiė een serie processen op die een beter inzicht geven in het uiteendrijven. Er vond gedurende 13 maanden een rustige uitvloeiing van magma plaats op zo'n 5 km diepte, gevolg (in september 2005) door een serie van meer dan 100 aardbevingen, waarvan de sterkste een kracht had van 5,6. Op 26 september 2005 ontstond op de flank van de Dabbahu-vulkaan in centraal Ethiopiė een scheur van een halve kilometer lang, en vervolgens strekte zich een minder goed zichtbare scheur uit over een lengte van 60 km, in de zogeheten riftzone.


Scheuren van ongeveer een halve meter breed in het gebied waar magma tot ca. 2 km onder het aardoppervlak opsteeg. Foto JR.


Scheur die ontstond bij het uiteendrijven van de twee lithosfeerschollen. Foto TW.

Waarnemingen die sindsdien zijn gedaan, onder meer met behulp van satellieten, wijzen erop dat de scheurvorming zich met ongekende snelheid voortzet, wat er mogelijk toe zal leiden dat hij uiteindelijk de Rode Zee zal bereiken. In de scheur komt magma omhoog (tot nu toe ca. 2.5 km3, dat - overigens nog in de diepte - stolt. Daarmee wordt als het ware de bodem gevormd van een nieuwe oceaan. Die nieuwe oceaan zou gevormd worden doordat de scheur zich geleidelijk verbreedt, en volstroomt met water zodra de Rode Zee wordt bereikt. Het kan overigens nog wel een miljoen jaar duren voordat het zover is, maar alles wijst erop dat op termijn de Hoorn van Afrika van het Afrikaanse continent zal worden afgescheiden door een steeds breder wordende zee. In feite hetzelfde wat, in het Mesozoļcum, gebeurde bij het uiteendrijven van Zuid-Amerika en Afrika.


Zo vond het transport van seismische en GPS-instrumenten plaats. Foto TW.

Referenties:
  • Sigmundsson, F., 2006. Magma does the splits. Nature 442, p. 251-252.
  • Wright, T.J., Ebinger, C., Biggs, J., Ayele, A., Yirgu, G., Keir, D. & Stork, A., 2006. Magma-maintained rift segmentation at continental rupture in the 2005 Afar dyking period. Nature 442, p. 291-294.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Tim Wright, Department of Earth Sciences, University of Oxord, Oxford (Groot-Brittanniė). Foto’s gemaakt door Elizabeth Baker (EB), Royal Holloway, University of London; Julie Rowland (JR), University of Auickland) en Tim Wright (TW).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl