NGV-Geonieuws 144

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Januari 2008, jaargang 10 nr. 1

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 881 Neanderthaler groeide sneller op dan huidige mens
  • 882 Fossiele voedselketen van vertebraten ontdekt
  • 883 Kreeftachtigen stammen waarschijnlijk van vóór de Cambrische explosie
  • 884 Tektoniek zorgde indirect voor zuurstofrijke atmosfeer
  • 885 Biodiversificatie in Ordovicium lijkt gevolg van botsing van asteroïden
  • 886 Uitzonderlijke sneeuwstorm in Iran
  • 887 Omvang van Alpengletsjers in 19e eeuw was klimaatafhankelijk
  • 888 Paleozoïsche 'schoorstenen' van kalk door ontsnappend methaangas
  • 889 Eerste zonnevlek van nieuwe zonnecyclus waargenomen
  • 890 Internationaal Jaar van Planeet Aarde vindt erkenning

    << Vorige uitgave: 143 | Volgende uitgave: 145 >>

881 Neanderthaler groeide sneller op dan huidige mens
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Uit onderzoek van tanden blijkt dat een Neanderthaler (Homo sapiens neanderthalensis) die omstreeks 100.000 jaar geleden in het huidige België woonde, zich veel sneller ontwikkelde dan de huidige mens (Homo sapiens sapiens). De onderzochte tanden, die afkomstig zijn van een kind, vertonen zowel aan de buitenzijde als inwendig groeilijnen die daarop wijzen.


Fossiele kaken van even oude kinderen van Homo sapiens (boven)
en Homo neanderthalensis (onder).

De tijdsduur waarbinnen de fossiele tanden bleven groeien, was in bijna alle gevallen korter dan de tijd waarin dat bij de huidige mens het geval is. Hierdoor was het gebit van de Neanderthalers waarschijnlijk veel eerder geheel ontwikkeld dan nu - of bij onze minder oude voorvaderen - het geval is. Waarschijnlijk is dat niet het gevolg van een snelle ontwikkeling van het gebit bij de Neanderthalers, maar van een langzame ontwikkeling bij de huidige mens. Onderzoekers zijn al geruime tijd geleden, op geheel andere gronden, tot de conclusie gekomen dat de huidige mens het enige dier is waarbij de ontwikkeling van het kind zolang duurt dat er sprake is van een aparte 'teenagerfase'. We groeien niet alleen tweemaal zo langzaam op als apen, maar ook tweemaal zo langzaam als voorgangers (zoals Australopithecus) die 2-4 miljoen jaar geleden leefden. Mogelijk hangt de verlengde jeugd samen met de langere tijd die nodig is om de hersenen te laten volgroeien, waardoor onder meer de mogelijkheden tot leren en sociaal gedrag gemakkelijker worden.


Opvallende groeilijnen (paarse en groene pijlen)
weerspiegelen moeilijke omstandigheden tijdens de groei.

Het onderzoeksteam heeft, nadat jaren lang gewacht was op toestemming, een kies uit de bovenkaak destructief mogen onderzoeken. Hierbij werd onder meer een plakje uitgezaagd dat microscopisch kon worden bekeken. Tanden bevatten groeilijnen van diverse ordes; zo is blootstelling aan moeilijke omstandigheden in het groeipatroon terug te vinden. Maar ook dagelijkse groeilijnen zijn terug te vinden, waardoor de duur van de groei van de tanden heel nauwkeurig is vast te stellen. In dit geval kon zo worden vastgesteld dat het om de kies van een 8-jarig kind ging, om precies te zijn een kind dat stierf toen het 2939 dagen oud was. Op deze leeftijd zijn kinderen van de huidige mens gewoonlijk nog aan het wisselen. Het Neanderthalkind had meer definitieve tanden dan zijn huidige leeftijdgenoten, en ook waren die al verder ontwikkeld. Deze bevinding is nogal verrassend, want eerdere onderzoeken leken aan te geven dat Neanderthalers zich niet significant sneller ontwikkelden dan de huidige mens.


Groeilijnen (schuin) binnenin de Neandertal-tand (links) en aan het buitenoppervlak (horizontaal, rechts).

Referenties:
  • Smith, T.M., Tousaint, M., Reid, D.J., Oleiniczak, A.J. & Hublin, J.-J., 2007. Rapid dental development in a Middle Paleolithic Belgian Neanderthal. Proceedings of the Academy of Sciences of the United States 104, p. 20220-20225.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Tanya Smith, Department of Human Evolution, Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, Deutscher Platz 6, D-04103 Leipzig (Duitsland).

882 Fossiele voedselketen van vertebraten ontdekt
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Voor het eerst is een steen met fossielfragmenten ontdekt waaruit een voedselketen kan worden gereconstrueerd die drie stappen met vertebraten omvat: het gaat om de haai Triodus sessili die een amfibie at dat zelf een vis (Acanthodus browni) had opgesoupeerd. De kans dat de maaginhoud van een gewerveld dier bewaard blijft is gering omdat de agressieve maagzuren het voedsel gewoonlijk zo snel verteren dat er niets meer van over is wanneer het dier overlijdt. De kans dat het voedsel nog herkenbaar bewaard is gebleven in de maag van een dier dat zelf weer door (gefossiliseerd) dier is verorberd, is daarom extreem klein. De betrokken onderzoekers hebben dan ook aanwijzingen dat er geen sprake van is dat de haai op normale wijze is gestorven; hij zou, zeer kort nadat hij het amfibie had verslonden, bedekt zijn geraakt door een sedimentmassa die onder water van een helling afgleed.


De haai Triodus sessili at een amfibie dat de vis Acanthodes browni had gegeten

Het 'eten en gegeten worden' speelde zich zo’n 290 miljoen jaar geleden (Laat-Trias) in de ondiepe kustwateren van een zoetwatermeer in het Saar-Nahe Bekken (zuidwest Duitsland). Het meer was een restant van een vroegere zeearm die echter al miljoenen jaren eerder was afgesloten van de zee. De fauna had zich aan die veranderde omstandigheden aangepast. De haai was, evenals zijn voorvaderen uit het Perm, klein van stuk: ca. 50 cm. Deze kleine haaien lagen in hinderlaag op hun prooi te wachten, waarna ze hun prooi van achteren benaderden en in z’n geheel inslikten. Het gevonden fossiel komt daarmee overeen: het amfibie ligt met zijn staart het diepst in het darmkanaal van de haai, en met zijn kop het minst ver. Dat de gevonden visrestanten het maal van het amfibie voorstellen, blijkt uit hun positie die geheel binnen de huidplaten van het amfibie liggen (daarom kan de vis niet een eerdere prooi van de haai zijn geweest); bovendien liggen de visrestanten precies waar het - niet-gefossiliseerde - spijsverteringsorgaan van het amfibie moet hebben gelegen. De vis moet al enigszins verteerd zijn geweest, gezien de positie van de graten die iets uit elkaar gevallen zijn.


Het gesteentefragment met de fossiele resten waaruit de voedselketen werd gereconstrueerd

Paleontologisch is de fossiele haai interessant omdat er momenteel geen zoetwaterhaaien meer voorkomen, al zijn er nog wel enkele nauwe verwanten die wel het grootste deel van hun leven in zoetwater doorbrengen. Overigens kunnen ook de moderne haaien wel enige tijd in zoet water leven, zoals blijkt uit het feit dat ze soms een eind een rivier opzwemmen. Dat doen ze echter altijd voor slechts beperkte tijd. Van de huidige haaien is overigens niet bekend dat ze amfibieën eten, zelfs niet in de tropen waar veel grote amfibieën langs en in de meren en rivieren leven die de haaien soms opzwemmen.

Het amfibie dat de vis at en dat zelf weer door de haai werd verslonden heeft iets weg van een krokodil (krokodillen bestonden echter destijds nog niet). Het behoorde tot de temnospondyle amfibieën, een groep met korte poten, lange snuit, grote tanden en een lange staart die ze als roer gebruikten. Samen met de haaien behoorden deze amfibieën destijds tot de grote roofdieren, die aan de top van de voedselketen stonden.

Referenties:
  • Kriwet, J., Witzmann, F., Klug, S. & Heidtke, U.H.J., 2008. First direct evidence of a vertebrate three-level trophic chan in the fosil record. Proceedings of the Royal Society B 275, doi 10.1098/rspb.2007.1170.

Illustraties: Museum für Naturkunde Berlin.

883 Kreeftachtigen stammen waarschijnlijk van vóór de Cambrische explosie
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 !

Onderzoekers hebben in de zuid-Chinese provincie Yunnan de resten gevonden van diverse exemplaren van een tot de Crustacea (kreeftachtigen) behorende soort. De Crustacea, waartoe onder meer de kreeften, krabben en garnalen behoren, vormen momenteel de veruit belangrijkste groep binnen de geleedpotigen (Arthropoda). Het nu gevonden fossiele dier stamt uit het Vroeg-Cambrium en moet omstreeks 520 miljoen jaar geleden hebben geleefd. Daarmee wordt het optreden van de Crustacea zeker 10 miljoen jaar in de tijd terug verschoven.

Het dier is Yicaris dianensis gedoopt. De naam is gekozen als eerbewijs aan de vroegere Yi, een volk dat leefde in het oude koninkrijk Dian dat onder meer het gebied omvatte waar de fossielen zijn gevonden.

De fossielen zijn uitzonderlijk goed bewaard gebleven in 3 dimensies, omdat ze gefosfatiseerd zijn. Daarom konden ze via oplossing zonder enige schade uit het moedergesteente worden 'uitgeprepareerd', waarbij zelfs details zoals voelsprieten en ogen in veel exemplaren ongeschonden bewaard bleven. Dat maakt een goede reconstructie mogelijk.


Een 'uitgeprepareerd' exemplaar van
Yicaris dianensis
(foto Universiteit Ulm)


Reconstructie van Yicaris dianensis
(bron: Pharyngula).


Bijzonder aan deze fossielen is dat de fossielen aan de buitenzijde van het ondereinde van hun 'poten' bladvormige uitsteeksels vertonen die volgens de onderzoekers mogelijk het evolutionaire begin zijn geweest van de vleugels van vliegende insecten. Verder kan uit de gefosfatiseerde fossielen worden opgemaakt dat Yicaris, die slechts enkele milllimeters groot werd, diverse larvenstadia doorliep.

De uitgesproken kreeftachtige ontwikkeling van Yicaris laat zien dat het niet een echt primitieve vorm van de Crustacea vertegenwoordigt. De onderzoekers nemen daarom aan dat de ontwikkeling van de Crustacea al vóór de zogeheten 'Cambrische explosie' (waarbij in geologisch gezien korte tijd voor het eerst talrijke diergroepen met harde schalen of schelpen ontstonden) moet hebben plaatsgevonden.

Referenties:
  • Zhang, X.-g., Sivetyer, D.J., Waloszek, D. & Maas, A., 2007. An epidote bearing crown-group crustacean from the Lower Cambrian. Nature 449, p. 595-598.

884 Tektoniek zorgde indirect voor zuurstofrijke atmosfeer
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Omstreeks 500 miljoen jaar geleden (Laat-Cambrium) veranderden de leefomstandigheden op aarde fundamenteel. De samenstelling van de atmosfeer veranderde dramatisch doordat de hoge concentratie CO2 (20 maal hoger dan nu) sterk afnam, en de hoeveelheid zuurstof juist sterk toenam. Daardoor werd de samenstelling van de atmosfeer toen, evenals het klimaat, vergelijkbaar met nu.

De omslag is terug te vinden in boorkernen uit de Verenigde Staten en Australië, en is de 'Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion' (SPICE) gedoopt. SPICE wordt gekenmerkt doordat binnen de geologisch betrekkelijk korte tijd van tweemiljoen jaar een dramatische temperatuurdaling optrad, zoals blijkt uit analyse van de verhoudingen tussen de diverse zwavel- en koolstofisotopen. Voorafgaand aan SPICE had de aarde een klimaat dat beter als een sauna dan als een broeikas kan worden omschreven.


Ook nu treedt regelmatig planktonbloei
in de oceanen op (foto NASA)


Onderzoeksleider Matthew Saltzman
(foto Ohio State University)


Het land was ten tijde van SPICE nog niet veroverd door planten of dieren, maar de zee zat vol leven, in het bijzonder in de vorm van plankton, sponzen en trilobieten. Hoewel van de meeste huidige planten en dieren al voorlopers aanwezig waren, waren zowel fauna als flora (fytoplankton) nog erg weinig gevarieerd. Dat veranderde pas omstreeks 490 miljoen jaar geleden (Vroeg-Ordovicium), toen plotseling veel nieuwe soorten ontstonden, waaronder de eerste rifbouwende koralen en echte vissen. Ook ontwikkelden zich toen nieuwe planten en begon de kolonisatie van het land.

Sindsdien is de samenstelling van de atmosfeer veelvuldig veranderd, maar de snelheid waarmee dat gebeurde tijdens SPICE is opmerkelijk. De plotseling zuurstofrijke atmosfeer en het veel minder hete, stabiele klimaat hebben mogelijk dan ook bijgedragen aan de omstandigheden waardoor in het Ordovicium een uitbarsting van nieuwe levensvormen kon optreden. Een direct verband tussen SPICE en de Ordovicische uitbarsting van nieuwe levensvormen kan echter (vooralsnog?) niet worden bewezen.

De eerste aanwijzingen voor SPICE werden door Saltzman al in 1998 gevonden, en sindsdien is er met grote inspanning naar een oorzaak gezocht. Saltzman meent nu dat de verdeling tussen land en water een belangrijke rol heeft gespeeld. Alle landmassa’s waren destijds geconcentreerd in het supercontinent Gondwanaland, dat omgeven werd door een eindeloze, ononderbroken oceaan. SPICE kon plaatsvinden doordat die situatie veranderde: tektoniek zorgde ervoor dat uit zee landmassa’s oprezen, die direct ten prooi vielen aan de zure regen. De daaruit resulterende chemische verwering onttrok CO2 aan de atmosfeer, sloeg koolstof of in de sedimenten, en maakte zuurstof vrij: een soort omgekeerd broeikasproces.

De onderzoekers hebben de isotopensamenstelling vergeleken van anorganische koolstof (vastgelegd tijdens de chemische verwering) en van fytoplankton. Daaruit konden ze afleiden hoeveel zuurstof er destijds in de atmosfeer vrijkwam, en hoe lang die zuurstof ook in de atmosfeer bleef. Ook onderzochten ze de isotopensamenstelling van zwavel, om na te gaan of veel van de vrijgekomen zuurstof later weer in sedimenten werd vastgelegd. Dat bleek niet het geval te zijn geweest.

Op grond van deze bevindingen kwamen de onderzoekers tot de opeenvolging van gebeurtenissen (tektonische activiteit, chemische verwering, onttrekking van CO2 aan de atmosfeer en vrijkomen van O2 in de atmosfeer) die hierboven is beschreven. De vrijzetting van zuurstof (O2) werd vervolgens nog duidelijk versterkt doordat de gedaalde temperatuur het oppervlaktewater in de oceanen veel geschikter maakte voor fytoplankton (voornamelijk algen). Die algen leverden - net als nu - enorme hoeveelheden zuurstof bij hun fotosynthese, waarschijnlijk vaak - ook net als nu - tijdens fasen van algenbloei.

Referenties:
  • Saltzman, M., Young, S, Gill, B. & Lyons, T., 2007. A Late Cambrian oxic event. Abstracts Geological Society of America Annual Meeting (Denver, 2007).

885 Biodiversificatie in Ordovicium lijkt gevolg van botsing van asteroïden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Omstreeks 470 miljoen jaar geleden nam het aantal in zee levende soorten plotseling explosief toe: zowel bij de toen dominerende trilobieten als bij andere taxa kwamen er binnen enkele miljoenen jaren 200-300% nieuwe soorten bij. Deze extreme ontwikkeling staat bekend als de Grote Ordovicische Biodiversificatie Gebeurtenis (Great Ordovian Biodiversificantion Event, GOBE).


Extraterrestrische chromiet in Mid-Ordovicische mariene kalksteen
(foto A. Cronholm)

Volgens Birger Schmitz en de medewerkers aan zijn onderzoek is GOBE een gevolg van de inslag van een asteroïde. Die hypothese heeft hij al eerder gelanceerd (zijn onderzoek duurt al zo’n tien jaar), maar er is tot nu toe niet veel geloof aan gehecht. Dat heeft Schmitz overigens niet belet om zijn onderzoek onverdroten voort te zetten, en hij verwijst daarbij naar de hypothese over een inslag op de K/T-grens, die aanvankelijk ook met veel scepsis werd begroet. Het onderzoek van Schmitz heeft nu nieuwe gegevens opgeleverd die zijn hypothese lijken te bevestigen.


Vier voor GOBE belangrijke Russische brachiopoden: Orthambonites calligramma (A), Producthorthis eminens (B), Iru concava ( C) Ahtiella baltica (D). Schaalstrepen 1 cm
(foto D.A.T. Harper)

Volgens Schmitz zouden er kort voor GOBE twee grote asteroïden uit de gordel tussen Mars en Jupiter op elkaar zijn gebotst, waarbij zoveel brokstukken ontstonden dat het zonnestelsel te maken kreeg met een enorm aantal brokstukken die in grootte varieerden van fijn stof tot vele kilometers in doorsnede. Het merendeel van de meteorieten die ook nu nog op aarde terechtkomen, namelijk de zogeheten L-chondrieten, zouden bestaan uit dergelijke fragmenten. Dat blijkt onder meer uit hun - steeds gelijke - hoeveelheid radioactieve chroomisotopen.


Meteoriet (7 cm doorsnede) uit het Midden-Ordovicium in de groeve Thorsberg
(foto B. Schmitz en M. Tassinario)

Het zoeken naar meteorieten met dergelijke chroomkarakteristieken (wat onder meer gebeurde door bijna een ton gesteenten - uit het Midden-Ordovicium op tal van plaatsen op aarde - langzaam in zuur op te lossen, waardoor de chromietdeeltjes vrijkwamen) heeft veel exemplaren opgeleverd, ook in oude geologische afzettingen. Opvallend is daarbij dat de hoeveelheid van dergelijke meteorieten kort voor het optreden van GOBE plotseling ruim honderdmaal groter werd. Deze relatie in tijd tussen twee uitzonderlijke gebeurtenissen zoals GOBE en de ruim verhonderdvoudigde inslag van de karakteristieke chondrieten is te merkwaardig om toevallig te zijn.


Groeve Hällekis (Zweden) met Midden-Ordovicium
(foto B. Schmitz)

Juist omdat de zo sterk verhoogde hoeveelheid L-chondrieten wereldwijd te traceren is in het Midden-Ordovicium, moet er sprake zijn geweest van de fragmentatie van een of twee asteroïden. De inslag van de fragmenten verklaart echter niet waarom dat zou leiden tot zo’n explosieve toename van de biodiversiteit op aarde. Schmitz heeft daarvoor ook geen echte verklaring. Hij vermoedt echter dat de inslagen nieuwe 'niches' voor de fauna opleverden (wellicht in de vorm van depressies, spleten, etc.) waaraan een deel van de bestaande fauna zich evolutionair aanpaste.

Referenties:
  • Schmitz, B., Harper, D.A.T., Peucker-Ehrenbrink, B., Stouge, S., Alwmark, C., Cronholm, A., Bergström, S.M., Tassinari., M. & Xiaofeng., W., 2008. Asteroid breakup linked to the Great Ordovician Biodiversification Event. Nature Geoscience 1, p. 49-53.
  • Paris, F., 2008. Meteoritic spur to life? Nature Geoscience 1, p. 18-19.
  • Kerr, R., A., 2007. Did an asteroid shower kick-start the great diversification? Science 318, p. 1854.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Birger Schmitz, Department of Geology, University of Lund, Lund (Zweden).

886 Uitzonderlijke sneeuwstorm in Iran
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Op 8 januari werd Iran getroffen door een sneeuwstorm zoals die sinds lang niet is opgetreden. De sneeuwstorm ging gepaard met een koudegolf. Niet alleen zijn door deze kou zeker acht mensen doodgevroren, maar door met sneeuwval en gladheid samenhangende botsingen tussen auto’s zijn ook zeker twintig mensen omgekomen. De situatie was zo ernstig dat de Iraanse autoriteiten de bevolking opriep thuis te blijven als er geen uiterst dringende redenen waren om de straat op te gaan. Om werknemers niet voor problemen te plaatsen heeft de Iraanse regering twee 'nationale feestdagen' uitgeroepen.

De temperatuur daalde plaatselijk tot -24 °C, en de toelevering van gas aan particulieren was bij veel particulieren onvoldoende vanwege de grote vraag naar gas voor verwarmingsdoeleinden. Dit betekent dat zelfs een land als Iran, dat nog veel meer gasvoorkomens heeft dan Nederland, problemen met de gaslevering krijgt bij extreme kou. In Nederland wordt daarom het gas uit Slochteren zoveel mogelijk gespaard (de kleine gasvelden worden eerst geëxploiteerd) om de druk bij plotselinge grote vraag zo hoog mogelijk te houden.

De kou in Iran is een typisch voorbeeld van de grillen van het klimaat. In Nederland wordt veel gesproken over een wereldwijde temperatuurstijging (global warming) omdat in ons land (en in diverse andere westerse landen) een aantal warme jaren is voorgekomen. Elders treden echter juist koude jaren op. Dergelijke fluctuaties van het klimaat per gebied zijn daarom geen goede maatstaf om klimaattrends te herkennen: daarvoor zijn metingen nodig (en die wijzen uit dat de gemiddelde temperatuur op aarde al tien jaar niet meer stijgt, maar een heel klein beetje is gedaald).


Satellietopname (9 januari 2008) van de uitzonderlijke sneeuwbedekking in Iran met kortegolfinfrarood (boven) en zichtbaar licht (onder)

Voor het eerst sinds mensenheugenis is in Iran nu sneeuw gevallen in de zuidelijke woestijngebieden. Het effect is duidelijk zichtbaar op satellietopnames die NASA maakte vanuit de TERRA satelliet, met de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). De onderste foto toont hoe een mens het betrokken gebied vanuit de satelliet zou hebben gezien op 9 januari. De witte sneeuw in het bergachtige gebied vormt een boog van oost naar west. Het beeld wordt helaas vertroebeld doordat er veel bewolking is die ook als witte vlekken zichtbaar is.

Daarom is het werkelijke sneeuwdek beter af te leiden van de opname die op dezelfde manier is genomen, maar als kortegolf infraroodopname waarbij echter ook zichtbaar licht werd toegelaten (bovenste foto). Sneeuw en ijs hebben op deze foto een rode kleur, terwijl de bewolking wit tot oranje is gekleurd.

Referenties:
  • Anonymus, 2008. Severe snow in Iran. Natural Hazards (htpp://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/shownh.php3?img_id=14683).
  • Anonymus, 2008. Dozens killed in Iran blizards. BBC News (http://news.bbc.co.uk/2/hi/middle_east/7178192.stm).

Foto’s: Jesse Allen, NASA.

887 Omvang van Alpengletsjers in 19e eeuw was klimaatafhankelijk
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

De meeste gebergtegletsjers worden momenteel kleiner, al zijn er ook gletsjers die zich uitbreiden. De algemene trend is wereldwijd vaak hetzelfde, en daarmee vormen gebergtegletsjers een duidelijke indicatie voor klimaatveranderingen. Dat geldt niet alleen voor het heden, maar ook voor het verleden. Gletsjers in het hooggebergte hebben al zeer lang in uitbreiding gefluctueerd (en daarmee een belangrijke bijdrage geleverd aan de ijstijdtheorie), maar precieze dateringen voor de uitbreidingen en terugtrekking van gletsjers zijn gewoonlijk nauwelijks mogelijk. Dat ligt anders voor de laatste paar eeuwen in gebieden waar gegevens zijn overgeleverd. Vooral wanneer dat in duidelijke beschrijvingen of tekeningen is gebeurd, kunnen daaruit betrouwbare conclusies over klimaatfluctuaties worden getrokken.



Overzicht en einde van de Lage Grindelwaldgletsjer, opgetekend (1826) door Samuel Birmann. Kupferstichkabinett, Kunstmuseum Basel

Onderzoek aan de Universiteit van Bern richt zich hier al langere tijd op, waarbij uiteraard de Alpen het belangrijkste studieobject zijn. Voor de Alpen zijn talrijke betrouwbare gegevens beschikbaar sinds het einde van de 19e eeuw. Er zijn echter een paar gletsjers waarvoor ook oudere gegevens beschikbaar zijn, bijv. omdat ze vanwege hun schoonheid al vroeg door toeristen werden bezocht. Van dergelijke gletsjers werden vaak ook veel tekeningen, schilderijen en foto’s gemaakt. Dat geldt onder meer voor de Lage Grindelwaldgletsjer in Zwitserland en de beroemde Mer de Glace in Frankrijk.



De Lage Grindelwaldgletsjer in 1858 (links; foto Frederic Martens) en in 1974 (rechts; foto Heinz Zumbühl). De pijl geeft het ijsfront in 2005 (inzet; foto Andreas Bauder) aan

Onderzoekers uit Bern hebben de gegevens over deze twee gletsjers dan ook gebruikt als basis voor hun onderzoek (ook bij andere gletsjers) naar de fluctuaties van het ijsfront (waarin plaatselijk grote smeltwaterstromen uit subglaciale tunnels te voorschijn komen) gedurende de 19e eeuw. Uit het onderzoek blijkt dat de meeste alpengletsjers in die eeuw zich zeer ver hebben uitgebreid. Een eerste maximale uitbreiding vond plaats omstreeks 1820. De uitbreiding omstreeks deze tijd is onder meer vastgelegd door de Zwitserse kunstenaar Samuel Birmann, die vaak een combinatie van technieken (onder meer potlood, pen, waterverf) voor zijn tekeningen/schilderijen toepaste. Veel van zijn werk is momenteel te zien in het Kupferstichkabinett van het Kunstmuseum in Basel. Zijn zeer gedetailleerde schilderingen geven een precies beeld van de uitbreiding rond dit maximum van zowel de Lage Grindelwaldgletsjer als de Mer de Glace.



Overzicht en einde van de Mer de Glace, opgetekend (1823) door Samuel Birmann. Kupferstichkabinett, Kunstmuseum Basel

Een tweede fase van maximale ijsuitbreiding vond plaats omstreeks 1855. Ook voor deze fase zijn de uitbreidingen goed vastgelegd, ook fotografisch. Vooral de foto’s van de gebroeders Bison, ook weer voor zowel de Lage Grindelwaldgletsjer als de Mer de Glace, vormen een schat aan gegevens voor reconstructie van de klimaatfluctuaties.



De Mer de Glace gezien vanaf de Flégère, zoals opgetekend in 1823 door Samuel Birmann (links; Kupferstichkabinett, Kunstmuseum Basel) en recent gefotografeerd (rechts; foto Heinz Zumbühl). De pijl geeft het ijsfront in 2005 (inzet; foto Samuel Nussbaumer) aan

De onderzoekers zijn ook nagegaan of de Lage Grinfelwaldgletsjer gevoelig is voor veranderingen in de neerslag en temperatuurveranderingen gedurende de afzonderlijke seizoenen, en daarmee ook of de uitbreiding en terugtrekking van het ijs van deze gletsjer inderdaad mag worden beschouwd als een bewijs voor klimaatfluctuaties. Dat blijkt inderdaad het geval te zijn: de uitbreiding tot 1820 hing hoogstwaarschijnlijk samen met lage zomertemperaturen en een grote hoeveelheid neerslag in de herfst. De periode van 1860 tot 1880, waarin de gletsjer zich duidelijk terugtrok, werd gekenmerkt door hoge temperaturen.

Referenties:
  • Zumbühl, H.J., Steiner, D. & Nussbaumer, S.U., 2008. 19th century glacier representations and fluctuations in the central and western European Alps: an interdisciplinary approach. Global and Planetary Change 60, p. 42-57.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Heinz Zumbühl en Samuel Nussbaumer, Geographisches Institut der Universität Bern, Bern (Zwitserland). Reproductie van de tekeningen door Samuel Birmann met welwillende toestemming van het Kupferstichkabinett van het Kunstmuseum te Basel.

888 Paleozoïsche 'schoorstenen' van kalk door ontsnappend methaangas
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Op tal van plaatsen op de zeebodem ontsnappen koolwaterstoffen, voor het grootste deel methaangas (CH4). Dit leidt lokaal tot bijzondere milieuomstandigheden, die onder meer tot uiting komen in de aanwezigheid van bacteriën die zwavelwaterstof produceren. Die zwavelwaterstof wordt dan weer door andere levensvormen gebruikt als energievorm. Ook komen er sulfaatreducerende bacteriën en Archaea (een andere primitieve levensvorm) voor die een rol spelen bij de anaerobe (onder geheel of vrijwel geheel zuurstofloze omstandigheden optredende) oxidatie van het vrijkomende methaan. Die oxidatie leidt weer tot het neerslaan van carbonaten. Geologisch gezien komt dit er dus op neer dat het vrijkomen van methaangas uit de zeebodem leidt tot de plaatselijke vorming van carbonaat (vooral kalksteen). Die carbonaten vormen geen uitgestrekte, min of meer horizontale, lagen zoals dat bij de meeste vorming van kalksteen het geval is, maar bouwen als het ware een steeds hoger wordende 'schoorsteen' op, die dus als een onregelmatige, verticale 'gang' van kalksteen binnen de horizontale, normale fijnkorrelige (siltig-kleiïge) sedimenten zichtbaar is.


De schoorstenen’ van kalksteen (in kaders) in
de kleiïge afzetting


Gepolijst handstuk van de kalksteen


Dergelijke 'schoorstenen' zijn al uit het Neoproterozoïcum bekend, en ook zijn er tal van voorbeelden bekend uit het Mesozoïcum en het Kenozoïcum. Merkwaardig genoeg waren er uit het Paleozoïcum echter maar vier van dergelijke locaties bekend (waarom ze zo schaars lijken te zijn in het Paleozoïcum is overigens een raadsel). Daar is nu een vijfde bijgekomen.

De nieuwe vondst stamt uit het Laat-Carboon in Namibië. De 'schoorstenen' die zijn gevonden in de Ganigobis Shale Member van de bekende glaciomariene Dwyka Group, zijn tot 3,2 m hoog en 1,5 m in diameter, en staan in schril contrast tot de omringende mariene schalies. Onduidelijk is vooralsnog of het zeldzame voorkomen verband houdt met de ongewone stratigrafische positie: de schalies waarin de 'schoorstenen' voorkomen dekken de tweede opeenvolging af van sedimenten die werden afgezet tijdens het einde van een van de Carbonische ijstijden.


Verweerd oppervlak van de kalksteen


Microscopische details van de kalksteen


De 'schoorstenen' zelf bestaan uit vier soorten authigeen (= nieuw gevormd) CaCO3, namelijk microspar, geband of bothroïdaal (= framboosvormig) cement, een gelig gekleurd calciet, en speroïdale (=bolvormige) calciet. Dat dit calciet een 'ongewone' herkomst heeft blijkt uit de extreem lage hoeveelheid van de koolstofisotoop C-13 die hierin aanwezig is. Die lage waarde van C-13 wijst erop dat de koolstof afkomstig moet zijn uit 'fossiele' koolstof. Omdat ditzelfde wordt gevonden op plaatsen waar recent methaan uit de zeebodem ontsnapt, is een dergelijke herkomst - mede gezien de vorm van de 'schoorstenen' - ook voor de Namibische structuren het meest waarschijnlijk.


Cement van de kalksteen met framboosvormige aggregaten van kristallen


Dwarsdoorsnede door een stuk hout dat in de kalksteen is ingebed


De 'schoorstenen' bevatten ook fossielen. Het gaat om een zeer geringe biodiversiteit, maar het aantal individuen is zeer groot. Het gaat overigens niet om restanten van de organismen zelf, maar om de buisvormige structuren die ze hebben achtergelaten. Die zijn, wat betreft grootte, vorm en patroon, goed te vergelijken met de sporen die bepaalde wormen nu achterlaten op plaatsen waar methaan uit de zeebodem naar buiten lekt.

Referenties:
  • Himmler, T., Freiwald, A., Stollhofen, H. & Peckmann, J., 2008. Late Carboniferous hydrocarbon-seep carbonates from the glaciomarine Dwyka Group, southern Namibia. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 257, p. 185-197.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Tobias Himmler, Institut für Paläontologie, Universität Erlangen, Erlangen (Duitsland)

889 Eerste zonnevlek van nieuwe zonnecyclus waargenomen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

De zon vertoont variaties in activiteit volgens een (ongeveer) 11-jarige cyclus. De mate van zonneactiviteit wordt bepaald door het aantal en de grootte van de zonnevlekken die op het naar de aarde toegewende halfrond van de zon zichtbaar zijn. De zonnevlekken zijn gebieden met en hoge magnetische intensiteit, waarvandaan enorme hoeveelheden hete massa de ruimte in worden geslingerd. Het gaat daarbij om zulke grote hoeveelheden energie dat de verschillen in zonneactiviteit goed op aarde merkbaar zijn. Dat komt onder meer tot uiting in de gemiddelde zomer- en wintertemperatuur op aarde. Volgens tal van deskundigen is de zonneactiviteit ook medeverantwoordelijk voor klimaatfluctuaties. Dat zou komen doordat de zonneactiviteit niet in elke cyclus even groot is.

Momenteel zitten we op het einde van zonnecyclus 23. Deze cyclus bereikte een hoogtepunt in 2000-2002, en moet daarom langzamerhand eindigen. Astronomen houden de zon daarom al sinds eind 2007 nauwkeurig in de gaten, om te zien of er een nieuwe cyclus begint. Op 4 januari is het eerste teken van de nieuwe zonnecyclus nu ontdekt in de vorm van een nieuwe zonnevlek. Die duurde slechts twee dagen, en was bovendien klein (relatief gezien dan altijd, want de doorsnede ervan was net zo groot als de doorsnede van de aarde!), en hij werd als het ware verre overschaduwd door de veel talrijkere zonnevlekken die nog deel uitmaken van zonnecyclus 23.


Terwijl zonnecyclus 23 afloopt, is de eerste zonnevlek van cyclus 24 al zichtbaar (boven); dat het gaat om een zonnevlek uit de nieuwe cyclus blijkt uit de altijd optredende verplaatsing van concentraties van zonnevlekken in de loop van een cyclus (midden). De omvang van het totale gebied met zonnevlekken verschilt per cyclus (onder)

Hoe weten de astronomen nu dat de zonnevlek die van 4 tot 6 januari duurde (en die het nummer 10980 heeft gekregen) geen onderdeel uitmaakt van cyclus 23 maar behoort tot cyclus 24? Daarvoor zijn twee gegevens van belang. De eerste is dat noord- en zuidpool van vlek 10980 precies tegengesteld zijn aan die van de overige vlekken. Uit de reeks van waarnemingen (van 23 eerdere cycli) is bekend dat bij iedere nieuwe cyclus de zonnevlekken magnetisch tegengesteld zijn aan die van de cyclus ervoor. Het tweede argument is dat bij een nieuwe cyclus de eerste zonnevlekken relatief ver van de zonneevenaar liggen (zowel op het noordelijk als op het zuidelijk halfrond van de zon), en dat de daarna gevormde vlekken geleidelijk (gemiddeld) steeds dichter bij de evenaar komen te liggen (zie de figuren).

Hoe intens de nieuwe zonnecyclus zal zijn, is niet te voorspellen. Omdat er tot nu toe pas 23 volledige cyclus in detail zijn bestudeerd, is zelfs niet te zeggen of er een patroon in zit. De grootste intensiteit gedurende de tot nu toe bestudeerde cycli vond plaats in cyclus 19, die in 1954 begon en in 1957 zijn hoogtepunt beleefde; tijdens die cyclus werden 201 zonnevlekken waargenomen. Hoe meer zonnevlekken er zijn, hoe groter de kans is op 'zonnestorm', een vorm van sterke zonnewind. Zonnestorm kan elektronische systemen verstoren, en vormt daarmee een gevaar voor communicatiesystemen, scheepvaart, satellieten, etc. Ook kan hevige zonnewind echter het optreden van noorder- en zuiderlicht bevorderen. Zoals hiervoor al gesteld, staat vooralsnog echter ter discussie in hoeverre de mate van zonneactiviteit gedurende een cyclus het klimaat op aarde kan beïnvloeden.

Referenties:
  • Anonymus, 2008. The dawn of a new solar cycle. htpp://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages.php3?img_id=17895.

Foto’s: NASA Earth Observatory.

890 Internationaal Jaar van Planeet Aarde vindt erkenning
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geofysica ! Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie ! Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde ! Klik hier voor alle artikelen over Mineralen ! Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !

In het begin van deze eeuw kwam de internationale 'paraplu' van een groot aantal geologische organisaties (de International Union of Geological Sciences, IUGS) tot het inzicht dat de maatschappij veel beter gebruik kan maken van geologische expertise dan in de praktijk gebeurt. Dat werd bevestigd door de gebeurtenissen rondom een aantal grote natuurrampen (zoals de Kerst-tsunami van 2004 en de orkaan Katrina in 2005). Een en ander leidde ertoe dat de IUGS plannen smeedde om de maatschappij beter bewust te maken van wat geologie aan de wereld te bieden heeft. Gekozen werd voor een internationale aanpak, en mede daarom werd aan de Verenigde Naties gevraagd of er een Internationaal Jaar van Planeet Aarde (International Year of Planet Earth, IYPE) onder auspiciën van de Verenigde Naties kon worden georganiseerd. Dat voorstel vond bijval, en in december 2005 nam de Algemene Vergadering van de Verenigde Naties een resolutie aan waarin 2008 werd uitgeroepen tot Internationaal Jaar van Planeet Aarde.


Het logo van Het Internationale Jaar van Planeet Aarde

Zoals in veel gevallen waarbij grote organisaties zijn betrokken, kon ook in dit geval niet zomaar een logische weg worden behandeld. Mede met het oog op de complexiteit van het onderwerp en de tijd die nodig zou zijn om allerlei plannen te verwezenlijken, werd uiteindelijk besloten dat het IYPE al in december 2007 zou beginnen, en dat het zou doorlopen tot december 2009. Het 'Jaar' van Planeet Aarde duurt dus in werkelijkheid twee jaar, en loopt gedurende drie jaar! Dat soort omstandigheden draagt nooit bij aan een groot draagvlak, en ook wordt het communiceren met het brede publiek er niet door vergemakkelijkt. Dat blijkt ook uit de resultaten tot nu toe: het IYPE leeft vooral onder de betrokken organisaties, en er komt nog maar weinig naar buiten. Te hopen valt slechts dat dit in de komende tijd zal veranderen, onder meer via lespakketten voor scholen, meer aardwetenschappelijk nieuws in de media, overheden die meer geologen betrekken bij beslissingen met aardwetenschappelijke aspecten, etc.


Ruimteschip aarde: ieders aandacht waard

Een eerste succes - maar dan nog vooral voor de 'incrowd' - is nu gelukkig toch geboekt. Het gerenommeerde tijdschrift Nature wijdt in het nummer van 17 januari een speciale sectie aan het IYPE. De sectie, ingeleid door een kort editorial (van Thorpe et al.), omvat 15 bijdragen, die grotendeels een soort overzichtsartikelen betreffen op een aantal (niet alle!) geologische gebieden. Merkwaardig genoeg wordt de speciale sectie afgesloten (!) met een bijdrage door onze landgenoot Ed de Mulder (in zijn functie als Executive Director of the IYPE Secretariat) en drie co-auteurs. Deze bijdrage, waarin het hoe en waarom van het IYPE worden uiteengezet, was mijns inziens veel meer op zijn plaats geweest aan het begin van deze sectie. Nature denkt daar echter kennelijk anders over, want deze bijdrage wordt zelfs niet gezien als een 'echte' bijdrage (zoals de overige 15 bijdragen), en staat zelfs niet op genummerde bladzijden, wat de indruk wekt dat Nature dit toch uiterst interessante - en in wezen voor een goed begrip onmisbare - stuk beschouwt als een advertentie! Merkwaardig is ook (vind ik althans) dat deze speciale sectie is opgenomen in een nummer van de 'normale' uitgave van Nature, en niet in een nummer van het dit jaar gelanceerde tijdschrift Nature Geosciences.


De aan het IYPE deelnemende landen (paars)

Ook deze 'doorbraak' van het IYPE had dus, naar mijn idee, beter kunnen zijn. Het is niettemin een gelukkige ontwikkeling dat er nu voor een bredere gemeenschap - ook al is dat 'alleen' maar de wetenschappelijke gemeenschap - duidelijk aandacht aan het IYPE wordt besteed. In ieder geval zijn de bijdragen in Nature, waarvan de onderwerpen zijn terug te vinden in de onderstaande referenties, het lezen zeker waard.

Referenties:
  • Mulder, E. De, Woodfork, L., Nield, T. & Derbyshire, 2008. The International Year of Planet Earth: why and how? Nature 451 (2 ongenummerde pagina’s, tussen p. 303 en 305).
  • Thorpe, Y., Mössinger, J. & VanDecar, J., 2008. Year of Planet Earth. Nature 451, p. 257.
  • Nield, T., 2008. A tribe of jobbing ditchers. Nature 451, p. 258-260.
  • Stevenson, D.J., 2008. A planetary perspective on the deep Earth. Nature 451, p. 261-265.
  • Romanowicz, B., 2008. Using seismic waves to image Earth’s internal structure. Nature 451, p. 266-268.
  • Duffy, Th.S., 2008. Mineralogy at the extremes. Nature 451, p. 269-270.
  • Kanamori, H., 2008. Earthquake physics and real-time seismology. Nature 451, p. 271-273.
  • Allen, Ph.A., 2008. From landscapes into geological history. Nature 451, p. 274-276.
  • Kump, L.R., The rise of atmospheric oxygen. Nature 451, p. 277-278.
  • Zachos, J.C., Dickens, G.R. & Zeebe, R.E., 2008. An Early Cenozoic perspective on greenhouse warming and carbon-cycle dynamics. Nature 451, p. 279-283.
  • Raymo, M.E. & Huybers, P., 2008. Unlocking the mysteries of the ice ages. Nature 451, p. 284-285.
  • Toggweiler, J.R. & Russell, J., 2008. Ocean circulation in a warming climate. Nature 451, p. 286-288.
  • Heiman, M. & Reichstein, M., 2008. Terrestrial ecosystem carbon dynamics and climate feedbacks. Nature 451, p. 289-292.
  • Gruber, N. & Galloway, J.N., 2008. An Earth-system perspective of the global nitrogen cycle. Nature 451, p. 293-296.
  • Friedlingstein, P., 2008. A steep road to climate stabilization. Nature 451, p. 297-298.
  • Baker, M.B. & Peter, Th., 2008. Small-scale cloud processes and climate. Nature 451, p. 299-300.
  • Press, F., 2008. Earth science and society. Nature 451, p. 301-303.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl