NGV-Geonieuws 147

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 April 2008, jaargang 10 nr. 4

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 911 Aarde zal over 7,6 miljard jaar verdampen
  • 912 Nieuwe prehistorische ‘hobbit’ uit Micronesië
  • 913 Enorme bewegingen van de zeespiegel
  • 914 Duisternis, kou en stof in 536 A.D. waren gevolg van vulkanische mega-eruptie
  • 915 Deel van Tibetaanse Hoogvlakte werd al 40 miljoen jaar geleden opgeheven
  • 916 Stofstorm boven het Zuidelijke Aralmeer
  • 917 Moderne flora en fauna danken bestaan aan CO2-fluctuaties in Mioceen
  • 918 Chloor en zwavel vernietigden milieu op einde van Krijt
  • 919 Niet alleen zuurstof- maar ook molybdeentekort vertraagde evolutie
  • 920 Clovis-cultuur was niet de oudste beschaving in Amerika

    << Vorige uitgave: 146 | Volgende uitgave: 148 >>

911 Aarde zal over 7,6 miljard jaar verdampen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

De aarde kan nog zo’n 7,59 miljard jaar mee voordat hij door een uitdijende zon (dan een zogeheten rode reus) uit zijn huidige baan zal worden getrokken om daarna in een spiralende tocht naar de zon geheel te verdampen. Dat is althans de uitkomst van nieuwe berekeningen die twee astronomen hebben uitgevoerd. Het leven op aarde zal dan overigens allang zijn verdwenen: over omstreeks een miljard jaar zal de straling van de zon zo sterk zijn geworden dat levende organismen daar niet meer tegen bestand zullen zijn.

De uitkomst van de nieuwe berekeningen noopt de twee astronomen om hun eerdere ideeën te herzien. In 2002 waren ze namelijk nog tot de conclusie gekomen dat de aarde uiteindelijk niet door de zon zou worden opgeslokt. Een sterke zonnewind zou op termijn namelijk de massa van de zon zodanig verminderen dat de aarde minder door de zon zou worden aangetrokken; daardoor zou de aarde dan juist niet door de stervende zon worden aangetrokken, maar juist aan zijn aantrekkingskracht ontsnappen om op grotere afstand intact voort te bestaan. Die zienswijze was mede gebaseerd op formules die al tientallen jaren lang door astronomen worden gebruikt om het voortgaande verlies van massa door te zon te berekenen.


De zon gefotografeerd (rood licht in de H-alfa lijn) als
rode reus, het stadium waarin hij de aarde zal opslokken.

Die formules hebben de astronomen Klaus-Peter Schroeder en Robert Smith nu een steviger basis gegeven. Maar tegelijk hebben ze de berekeningen verfijnd met betrekking tot de (zeer geringe) invloed die de zwaartekracht van de aarde op de zon uitoefent. Net zoals op aarde getijden worden veroorzaakt door de maan, zo kent de zon een (uiterst geringe) uitstulping - te vergelijken met vloed op aarde - in de richting van de aarde. Dit getijdeneffect leidt tot een (zeer langzame) afname van de snelheid van de aarde. Daarnaast heeft dit getij aan de zijde van de aarde een effect op de aantrekkingskracht tussen aarde en zon dat tegengesteld is aan het effect dat optreedt door massaverlies van de zon aan de zijde die van de aarde is afgekeerd. Als er geen getijdeninvloed zou zijn, zou het massaverlies van de zon net genoeg zijn om te voorkomen dat de aarde uiteindelijk naar de zon toe getrokken zou worden. Op basis van de nu veel nauwkeuriger berekeningen komen de twee astronomen tot de conclusie dat de aarde uiteindelijk, door de invloed van de getijden, toch een nauwere baan om de zon zal gaan beschrijven om tenslotte geheel naar de zon toe te worden getrokken.

De twee astronomen hebben overigens niet de pretentie dat ze nu voor eens en altijd het definitieve lot van de aarde hebben vastgesteld. Naarmate er meer gegevens beschikbaar komen, veranderen de inzichten namelijk. Er zijn dan ook altijd discussies geweest over het lot van de aarde, en dat zal waarschijnlijk ook altijd blijven doorgaan. Dat er ooit een einde zal komen aan de aarde zoals we die nu kennen, is echter onomstreden, mede vanwege de veranderingen die inherent zijn aan het bestaan van ons zonnestelsel.


Onderzoeksleider Klaus-Peter Schroeder


Emeritus-hoogleraar Robert Smith
van de Universiteit van Sussex


Zo verandert de zon, niet alleen door het verlies aan massa en door de kernfusieprocessen waardoor waterstof in helium wordt omgezet, maar ook verandert de straling. Zo is de zon volgens de huidige inzichten in de 4,5 miljard jaar van de aardgeschiedenis zo’n 40% helderder geworden. Over ongeveer een miljard jaar zal de zon nog eens zo’n 10% helderder zijn geworden, waardoor de warmte die de aarde ontvangt zoveel groter zal zijn dan nu dat de oceanen verdampen. Over ca. 5,5 miljard jaar zal de zon de waterstof in zijn kern vrijwel geheel hebben opgesoupeerd en beginnen met het verbruiken van waterstof uit de omhullende lagen. Daarbij zal de kern krimpen, terwijl de buitenkant zal uitdijen en een zogeheten rode reus ontstaat. Mercurius en Venus zullen worden opgeslokt, en bij de buitenste planeten zoals Neptunus wordt de huidige ijzige koude vervangen door hogere temperaturen. Juist wat er zal gebeuren in de zone waarin de aarde zich bevindt, is altijd een onderwerp van discussie geweest. Doordat de zon dan veel materiaal zal uitstoten, zal de aantrekking door de zon afnemen (waardoor de aarde mogelijk op een afstand van het centrum van de zon zal komen die vergelijkbaar is met de huidige afstand tussen Mars en de zon), maar aan de andere kant zal de uitdijende zon - die als rode reus een diameter zal hebben die ongeveer 250 maal zo groot is als nu - veel dichterbij komen, waardoor de aantrekkingskracht toeneemt. Waar vroeger werd gedacht dat het 'nettoresultaat’ zou zijn dat de aarde buiten bereik van de zon zou blijven, daar wijzen de laatste berekeningen dus uit dat de aarde dan toch zal worden opgeslokt door de zon, die dan zo’n 2700 maal helderder zal zijn dan nu.

Referenties:
  • Schroeder, K.-P. & Connon Smith, R., 2008. Distant future of the Sun and Earth revisited. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x, 10 blz.

Foto van de 'zon als Rode Reus’ welwillend ter beschikking gesteld door Klaus-Peter Schroeder, Departamenta de Astronomía, Universidad de Guanajuato, Guanajuato (Mexico).

912 Nieuwe prehistorische ‘hobbit’ uit Micronesië
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Op de Rock Islands, die deel uitmaken van Palau (Micronesië), hebben onderzoekers in twee grotten waarvan de locatie nog angstvallig geheim worden gehouden, de restanten ontdekt van een prehistorische bevolking die inmiddels is uitgestorven. Opvallend zijn de geringe afmetingen van de individuen, waardoor vergelijking met de 'hobbits’ (Homo floriensis) die kort geleden op Flores werden ontdekt, voor de hand ligt. Inderdaad hebben de nu aangetroffen restanten diverse kenmerken gemeen met de Homo floriensis, die echter aanleiding heeft gegeven tot verhitte wetenschappelijke discussies over de vraag of het gaat om een nieuwe, kleine soort van mensachtigen, of dat het gaat om een individuele, pathologische afwijking.


Kaart van Palau met de Rock Islands
waar de vondsten zijn gedaan (LB)


Karakteristieke kust van Palau (LB)


De nu gevonden restanten hebben toebehoord aan individuen die 3000-1400 jaar geleden op de eilanden moeten hebben gewoond. Als het zou gaan om een nieuwe soort van mensachtigen, zou dat opzienbarend zijn, gezien het feit dat de individuen nog zo kort geleden leefden. Dat het inderdaad gaat om een afzonderlijke soort (die mogelijk gelijk of identiek is aan Homo floriensis) is vooral waarschijnlijk omdat de afstand tot Flores relatief gering is, omdat er geen vondsten zijn gedaan van individuen met een 'normale’ grootte, en omdat er veel overeenkomsten met Homo floriensis zijn. Dat betreft niet alleen de geringe lichaamsgrootte, maar ook de relatief grote tanden, het kleine aangezicht, en de kleine kin. Er zijn echter ook verschillen. Zo lijkt de (in vergelijking met de moderne mens) zeer geringe herseninhoud duidelijk groter dan die van Homo floriensis.


Eilandje met een van de grotten waar naar restanten van
prehistorische mensen is gezocht; op dit eilandje werden
overigens geen vondsten gedaan (LB)

Dit laatste blijkt uit de diverse schedels die zijn aangetroffen, maar die nog wel nader onderzoek vereisen. Ze zijn namelijk in de loop der tijd ingebed geraakt in vlietsteen, een type kalksteen dat ontstaat wanneer kalkhoudend water langzaam langs de wanden van een grot afstroomt en op die wand (en voorwerpen die met de wand in contact staan) door verdamping van het water een kalklaagje afzetten. Nadeel hiervan is natuurlijk dat de schedels niet direct in detail kunnen worden bekeken en opgemeten, maar daar staat het grote voordeel tegenover dat de schedels in hun totaliteit - en waarschijnlijk zonder enige beschadiging - bewaard zijn gebleven.


Een van de in vlietsteen ingebedde
schedels (LB)


Dezelfde schedel, maar vanuit een
andere richting (UW).


De gevonden restanten hebben toebehoord aan tientallen individuen. Ze vulden letterlijk een van de grotten, waarvan de bodem bovendien leek te bestaan uit vergruisde beenderen. Toen de onderzoekers daarin een put groeven van een vierkante meter en van 50 cm diep, troffen ze alleen daarin al meer dan 1200 fragmenten van prehistorische mensen aan. Op de tweede vindplaats werd een vergelijkbare hoeveelheid menselijke beenderen aangetroffen, en vervolgonderzoek zal dan ook nog lang duren.


Onderzoeksleider Lee Berger (UW).

De onderzoekers spreken van een fascinerende vondst, vooral omdat uit de context blijkt dat de mensen die de eilanden in het verre verleden bereikten, zich binnen enkele generaties aan het leven op de geïsoleerd liggende eilandengroep moeten hebben aangepast. Er waren destijds geen landdieren van enig formaat aanwezig, en de bewoners waren voor eiwitten dus geheel op het leven in zee aangewezen. Waarschijnlijk hebben ze een zeer beperkt dieet gehad. Wellicht daarom hebben ze zich tot een afwijkend soort hominide ontwikkeld, zoals tal van dieren dat deden op de Galapagos Eilanden.

Referenties:
  • Berger, L.R., Churchill, S.E., De Klerk, B. & Quinn, R.L., 2008. Small-bodied humans from Palau, Micronesia. PloS One 3 (3): e1780. doi:10.1371/journal.pone.0001780, 11 blz.

Foto’s: Lee Berger, School of Geosciences, University of Witwatersrand (Zuid-Afrika) (LB) en Universiteit van Witwatersrand (UW).

913 Enorme bewegingen van de zeespiegel
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !

De (overigens duidelijk afnemende) huidige stijging van de zeespiegel van enkele centimeters (volgens sommigen in de nabije toekomst enkele decimeters) baart veel mensen zorgen. Zelfs het meest sombere scenario over toekomstige zeespiegelstijgingen als gevolg van een toenemende opwarming van de aarde valt echter volledig in het niet bij wat er in het geologische verleden gebeurde. Niet door opwarming van de atmosfeer, maar door processen die samenhangen met de ontwikkeling van oceanische bekkens.

Op basis van gegevens over de vorming van nieuwe oceanische korst (door opstijging en uitvloeiing van magma in de midoceanische ruggen), de opstapeling van sedimenten in oceanische bekkens, en de processen op de grenzen tussen lithosfeerschollen, hebben onderzoekers uitgezocht hoe hoog de zeespiegel moet hebben gestaan in het Laat-Krijt, ca. 80 miljoen jaar geleden. Dat de zeespiegel toen hoog stond, was al lang bekend, maar hoe hoog dat precies was, bleef onduidelijk: schattingen liepen uiteen van ongeveer 40 tot ongeveer 250 m boven het huidige zeeniveau!


De gevolgen van zeespiegelbewegingen: bij een stijging van 170 m (boven) en bij een daling van 120 m (onder).

Die onzekerheid hebben de onderzoekers op basis van hun gedetailleerde analyses nu aanzienlijk weten te verminderen. Zo'n 80 miljoen jaar geleden moet de zeespiegel 85-270 m hoger hebben gestaan dan nu; het waarschijnlijkst achten de onderzoekers een stand van zo'n 170 m boven het huidige zeeniveau.

Die enorm hoge zeespiegelstand in het Laat-Krijt was slechts zeer ten dele het gevolg van het toen heersende broeikasklimaat waardoor alle ijskappen op aarde zouden zijn gesmolten (hoewel er aanwijzingen zijn dat er zelfs tijdens de broeikas van het Laat-Krijt nog ijs aanwezig was). Van veel groter belang was dat het volume van de oceanische bekkens veranderde doordat er als gevolg van de toen heersende convectiestromen in de aardmantel enorme hoeveelheden magma bij de midoceanische ruggen uitstroomden. De uitgestroomde lavapakketten vulden op zich al een aanzienlijk deel van de beschikbare ruimte in de oceanische bekkens op (waardoor het zeeniveau moest stijgen), maar de grote vulkanische activiteit had ook een heel ander effect: door het opstijgende magma raakte de (enkele kilometers dikke) oceanische korst zo sterk verhit dat de uit de verhitting resulterende uitzetting ook een aanzienlijke uitwerking had op het zeeniveau. Daarnaast bleven de uitstromende lavapakketten ook langdurig zeer heet, waardoor ze eveneens als gevolg van uitzetting) aanvankelijk veel dikker waren dan ze nu (na afkoeling) zijn. Als laatste factor droeg het zeewater zelf bij doordat het aan de onderzijde verhit werd door de uitstromende lava, en aan de bovenzijde door de zeer warme atmosfeer: ook het zeewater zette dus uit en deed het zeeniveau stijgen.

De onderzoekers wijzen erop dat hun analyses aangeven dat de dynamische processen die een rol spelen bij de vorming van oceanische bekkens van groot belang zijn voor discussies over toekomstige ontwikkelingen van het zeeniveau. Ze geven aan dat door dergelijke processen de zeespiegel over 80 miljoen jaar juist zo'n 120 m lager zal staan dan nu: sinds de hoogste zeespiegelstand van het Laat-Krijt zijn de oceanen immers (door afkoeling van aardkorst en uitgestroomde lava) steeds dieper geworden, terwijl ook het volume van het zeewater door afkoeling geringer is geworden. Deze processen zullen zich in de komende tientallen miljoenen jaren waarschijnlijk voortzetten.

Volgens de onderzoekers vormt de recente zeespiegelstijging daarop slechts een kleine fluctuatie in de trend van een dalende zeespiegel. Mocht de temperatuur op aarde zover stijgen dat alle landijs zou verdwijnen, dan zou dat weliswaar een duidelijk effect hebben op de zeespiegelstand (en wel van zo'n 50 m), maar dan zou over 80 miljoen jaar de zeespiegel toch nog zo'n 70 m lager staan dan nu. Altijd nog een verschil van zo'n 240 m met 80 miljoen jaar geleden!

Referenties:
  • Müller, R.D., Sdrolias, M., Gaina, C., Steinberger, B. & Heine, C., 2008. Long term sea-level fluctuations driven by ocean basin dynamics. Science 319, p. 1357-1362.

Figuur: Dietmar Müller, School of Geosciences, The University of Sydney, Sydney (Australië).

914 Duisternis, kou en stof in 536 A.D. waren gevolg van vulkanische mega-eruptie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Het zonlicht en de zonnewarmte werden in 536 n.Chr. wereldwijd plotseling minder door het optreden van een 'droge nevel'. Het gevolg was dat de temperatuur daalde, dat oogsten verloren gingen en dat de resulterende hongersnood (en de daaruit volgende slechtere gezondheid) leidde tot ziektes en veel doden. Onder andere de pest zou daardoor in Europa en het Midden-Oosten extra hebben kunnen toeslaan. In China bleef het jarenlang ook 's zomers vriezen, wat waarschijnlijk mede de oorzaak is van de landverhuizing van de Avars, een nomadenstam uit Mongolië, naar het westen. Ook in Midden-Amerika bleef het jarenlang droog als gevolg van de 'droge nevel', wat volgens sommige historici onder meer zou hebben geleid tot de ondergang van de stad Teotihuacan. Tal van historische bronnen geven steeds het jaar 536 aan als begin van deze plotseling veranderende omstandigheden.

Analyse van een boorkern uit het ijs van Groenland geeft nu een aannemelijke verklaring, doordat een vondst werd gedaan die eerder - maar in veel minder duidelijke mate - ook al was gedaan in ijs van Antarctica. In beide gevallen werd namelijk in een ijslaag uit omstreeks 536 (de dateringen op Groenland geven een tijdstip aan van 533-534 ± 2 jaar) een opvallende concentratie aangetroffen van sulfaten (in Groenland veel meer dan in Antarctica, waar de concentratie destijds wel werd opgemerkt, maar waar die zo laag was dat er geen grote betekenis aan werd toegekend).


Onderzoek van het boorgat in het ijs op Groenland


Een van de ijskernen


De hoge concentratie aan sulfaten in de ijslaag op Groenland kan alleen worden verklaard door vulkanische activiteit waarbij de vulkaan grote hoeveelheden sulfaten uitstootte. Dat die uitstoot ook leidde tot een waarneembaar verhoogde concentratie in het ijs van Antarctica betekent volgens de onderzoekers dat het moet zijn gegaan om een enorm grote uitbarsting, waarmee meer sulfaten werden uitgestoten dan bij de eruptie van de Tambora (Indonesië) in 1915, die ook leidde tot vermindering van de hoeveelheid zonlicht. Een dergelijke mega-eruptie is ook waarschijnlijk op basis van de plotseling zeer sterke afname in de dikte van groeiringen in bomen op het noordelijk halfrond.


Opslag en onderzoeksruimte voor de ijskernen

Dat een vulkaan verantwoordelijk moet worden geacht voor de gebeurtenissen in 536 is niet verwonderlijk. Het toen plotseling veranderende klimaat werd al eerder aan een natuurverschijnsel toegeschreven, maar het was niet mogelijk om vast te stellen om welk natuurverschijnsel het moet hebben gegaan; als belangrijkste mogelijkheden werden de inslag van een hemellichaam en een vulkanische uitbarsting genoemd. Dat laatste lijkt nu dus het geval te zijn geweest. De vulkaan die in 536 uitbarstte, moet volgens de onderzoekers in de omgeving van de evenaar hebben gestaan, omdat anders moeilijk te verklaren is dat in zowel Groenland als Antarctica verhoogde concentraties sulfaten worden gevonden. Helemaal zeker is dat overigens niet, want de effecten op het zuidelijk halfrond lijken veel minder duidelijk dan die op het noordelijk halfrond. Daarbij moet overigens wel weer worden bedacht dat historische bronnen uit die tijd op het noordelijk halfrond in redelijk ruime mate bewaard zijn gebleven, maar dat dat niet geldt voor het zuidelijk halfrond.


's-Zomers altijd zon op het onderzoekstation

Uiteraard zijn er ook in deze zaak weer sceptici. Ken Wohletz, een vulkanoloog uit New Mexico, is van mening dat een vulkanische uitbarsting nu wel waarschijnlijk is, maar dat een inslag nog niet kan worden uitgesloten als oorzaak voor de gebeurtenissen van 536. Volgens hem moeten daarvoor eerst ook aslagen worden gevonden. Daar is overigens nog nooit echt naar gezocht, en de meeste deskundigen lijken van mening dat die aslagen zeker zullen worden gevonden als daarnaar nu structureel gaat worden gezocht (wat zeker het geval zal zijn).

Dat er zowel in 536 als in 1815 zeer grote vulkanische uitbarstingen hebben plaatsgevonden, bewijst dat onze samenleving daar ieder moment weer mee te maken kan krijgen. De huidige samenleving is daar echter in veel opzichten minder goed tegen bestand dan men vroeger was: vliegtuigen kunnen niet vliegen door een atmosfeer met veel (vulkanische) deeltjes, radioverbindingen worden gestoord door de vulkanische stofwolken met een grote elektrische lading, en de gespecialiseerde monoculturen in de huidige landbouw passen zich veel moeilijker aan aan nieuwe klimatologische omstandigheden dan de meer primitieve rassen die vroeger werden geteeld. De vondst op Groenland zou aanleiding moeten zijn om de kwetsbaarheid van onze samenleving voor natuurrampen te verminderen.

Referenties:
  • Larsen, L.B., Vinther, B.M., Briffa, K.R., Melvin, T.M., Clausen, H.B., Jones, P.D., Siggaard-Andersen, M.-L., Hammer, C.U., Eronen, M., Grudd, H., Gunnarson, B.E., Hantemirov, R.M., Naurzbaev, M.M. & Nicolussi, K., 2008. New ice core evidence for a volcanic cause of the A.D. 536 dust veil. Geophysical Research Letters 35, L04708, doi:10.1029/2007GL032450, 5 pp.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Lars Larsen, Centre for Ice and Climate, University of Copenhagen, Kopenhagen (Denemarken).

915 Deel van Tibetaanse Hoogvlakte werd al 40 miljoen jaar geleden opgeheven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !

De Tibetaanse Hoogvlakte, beter bekend als 'het dak van de wereld', ligt gemiddeld op een hoogte van meer dan 4500 m. Net als de omringende bergtoppen van de Himalaya's is de hoge ligging van de hoogvlakte een gevolg van de druk die de noordwaarts bewegende aardschol van India uitoefent op Azië. Algemeen werd aangenomen dat de hoogvlakte als één geheel is opgeheven, maar wanneer dat precies gebeurde was niet goed bekend (maar niemand dacht aan een opheffing van langer dan 15 miljoen jaar geleden), deels omdat sommige geologische gegevens elkaar leken tegen te spreken.

Deze onduidelijkheid blijkt nu goed te verklaren: de hoogvlakte is niet in zijn totaliteit opgeheven. Dat gebeurde in delen (met het middelste deel als eerste), waarna de verdere opheffing niet geleidelijk plaatsvond maar stapsgewijs. Een acht jaar durend onderzoek maakt niet allen die gefaseerde en regionaal gedifferentieerde opheffing duidelijk, maar geeft ook aan dat de eerste opheffing (van het middelste deel van het plateau) veel eerder plaatsvond dan tot nu toe werd aangenomen, namelijk minstens 40 miljoen jaar geleden. Zowel het noordelijk als het zuidelijk deel van het plateau begon pas veel later op zijn tocht omhoog.


Onderzoekers Peter Lippert en Igor Villa in een van de onderzochte ontsluitingen

Het onderzoek wijst onder meer uit dat de hoge bergketens die nu het plateau omgeven nog onder zeeniveau lagen toen het middelste plateau zijn huidige hoogte al had bereikt (of op z'n minst bijna had bereikt). Dat blijkt onder meer dat de vondst van mariene fossielen in afzettingen uit de Himalaya's die werden gevormd toen het plateau al minstens 4000 m was opgeheven.

Het onderzoek dat tot deze conclusie kwam werd uitgevoerd in een afgelegen gebied in het Hoh Xil Bekken in noordelijke deel van de hoogvlakte. De sedimentaire opeenvolging is hier meer dan 5 km dik. Die afzettingen tonen aan dat het gebied 40 miljoen jaar geleden deel moet hebben uitgemaakt van een bekken met karakteristieken die aangeven dat het zich moet hebben bevonden aan de voet van een rijzend gebergte. Dat bewijst dat het centrale deel van de huidige hoogvlakte toen dus al werd opgeheven.


Onderzoekers Yalin Li (links), Chengshan Wang en Shun Liu (rechts) op de Tibetaanse Hoogvlakte

Die conclusie wordt door tal van andere aanwijzingen ondersteund, en aan de datering lijkt ook weinig twijfel te bestaan. De dateringen berusten deels op biostratigrafische gegevens, deels op magnetostratigrafische gegevens, en deels op analyse van zogeheten apatietsplijtingssporen, een methode die is gebaseerd op apatietkristallen waarvan de kristalstructuur spoorvormige beschadigingen vertoont als resultaat van de weg die in het kristal is afgelegd door deeltjes die zijn ontstaan bij het natuurlijke verval van radioactieve isotopen. Daarnaast hebben de onderzoekers een horizontale lava aangetroffen in het centrale deel van de hoogvlakte, even ten zuiden van het Hoh Xil Bekken. Die lava ligt op sterk verplooide en gebroken sedimenten, en is gedateerd als 40 miljoen jaar oud. De sedimenten moeten dus ouder dan 40 miljoen jaar zijn.

De onderzoekers vonden ook radiolariën die 5 miljoen jaar jonger waren dan de jongste tot nu toe in dit gebied aangetroffen mariene fossielen. Een en ander betekent dat toen het centrale plateau al tot grote hoogte was opgerezen, het gebied van onder meer de huidige Mount Everest nog door zee was bedekt.

Referenties:
  • Wang, C., Zhao, X., Liu, Z., Lippert, P.C., Graham, S.A., Coe, R.S., Yi, H., Zhu, L., Liu, S. & Li, Y., 2008. Constraints on the early uplift history of the Tibetan plateau. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 105, p. 4967-4992.

Foto's (door Xixi Zhao): University of California at Santa Cruz.

916 Stofstorm boven het Zuidelijke Aralmeer
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Milieu !

Het Aralmeer, ooit het op drie na grootste meer ter wereld en daarom ook wel 'Aralzee' genoemd, begon zo'n 50 jaar geleden in grootte af te nemen. Dat was het gevolg van de omleiding (t.b.v. irrigatie) van rivieren die erin uitmondden. De totale omvang van het meer is in de afgelopen 40 jaar met niet minder dan ca. 60% afgenomen. Gevolg was dat het enorme zoetwatermeer opsplitste in een noordelijk en een zuidelijk meer. Na enige tijd werd herkend dat de uitdroging van het meer op diverse gebieden grote problemen opleverden, waarna maatregelen werden genomen om verdere uitdroging tegen te gaan en zo mogelijk de omvang van het meer weer te vergroten. Dat leverde in het begin van deze eeuw resultaat op, althans wat het noordelijke restant betreft. Het zuidelijke Aralmeer bleef echter in omvang afnemen (het is nu bijna gescheiden in een oostelijk en een westelijk deel), waardoor langs het steeds kleiner wordende meer een steeds bredere vlakte van fijnkorrelige meerafzettingen ontstond. Omdat begroeiing schaars is, heeft de wind daar gemakkelijk vat op.


De stofstorm boven de Aralzee op 1 april 2008

Het gevolg is dat van tijd tot tijd stofstormen optreden. Begin april hadden die zo'n grote omvang dat grote delen van de kustvlakte en ook het gehele oostelijke deel van dit zuidelijke meer onder een stofstorm gebukt gingen. Satellietopnames laten zien dat de stofwolk een omvang bereikte van zo'n 250 x 200 km, ofwel 50.000 km2, een gebied dat aanzienlijk groter is dan Nederland. Dergelijke enorme stofwolken leveren tal van gezondheidsproblemen op; mensen die last hebben van ademhalingsproblemen zien bijvoorbeeld hun klachten toenemen.



De krimpende Aralzee op 29 mei 1973 (boven), 19 augustus 1987 (midden) en 29 juli 2000 (onder)

Deze nadelige ontwikkelingen komen boven op de andere tegenslagen die de bevolking van het gebied rond het Aralmeer ook al heeft meegemaakt. Zo was de visvangst, die in het begin van de zestiger jaren ongeveer 60.000 mensen werk bood, in 1975 al met ongeveer 75% teruggelopen, en momenteel is van visvangst helemaal geen sprake meer, mede doordat de Aralzee sterk verzilt is geraakt. Ook heeft de afname van de omvang van het ooit zo uitgestrekte meer geleid tot klimaatveranderingen, die onder meer tot uiting komen in een korter groeiseizoen voor gewassen. De verbouw van katoen - juist een van de activiteiten waarom besloten werd irrigatieprojecten op te zetten die de toevoer van rivierwater naar het Aralmeer verminderden - werd daardoor onmogelijk. Veel boeren gingen daarom noodgedwongen over op de verbouw van rijst, maar dat gewas vraagt om juist nog meer irrigatie dan katoen. Zo is er een soort vicieuze cirkel ontstaan die moeilijk lijkt te doorbreken.



Sinds 2005 groeit de noordelijke Aralzee weer iets: opnames van 15 april 2005 (onder) en 14 april 2007 (boven)

Het ziet er niet naar uit dat de autoriteiten die destijds de beslissing namen om de rivieren t.b.v. irrigatie te verleggen of grotendeels af te tappen, op afzienbare termijn op hun stappen zullen terugkeren. Overigens zou het ook in dat geval minstens vele tientallen jaren duren voordat de oude situatie weer min of meer zou zijn hersteld. Enorme stofwolken zullen daarom nog vaak kunnen worden waargenomen boven dit nu in vele opzichten troosteloze gebied.

Referenties:
  • Anonymus, 2008. Dust storm over the Aral Sea. Earth Observatory - Natural Hazards, http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/shownh.php3?img_id=14766.

Foto's: NASA.

917 Moderne flora en fauna danken bestaan aan CO2-fluctuaties in Mioceen
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 !

De moderne flora, en in mindere mate ook de moderne fauna, kent zijn oorsprong voor een groot deel in het Mioceen (25-5 miljoen jaar geleden). In dat tijdperk vonden grote fluctuaties in de temperatuur op aarde plaats, die leidden tot aanzienlijke klimaatschommelingen. Ook het gehalte aan CO2 in de atmosfeer varieerde toen sterk, waarschijnlijk als gevolg van grote vulkanische activiteit in uitgestrekte gebieden zoals in het gebied van de Columbia River in Amerika. Tot nu toe leek er weinig verband te bestaan tussen de klimaatveranderingen en het atmosferische CO2-gehalte gedurende het Mioceen, maar onderzoek dat werd geleid door de Utrechtse geobioloog wijst nu in een andere richting. Samen met de paleobotanici David Dilcher van de Universiteit van Florida en Zlatko Kvacek van de Charles Universiteit in Praag voerde hij een onderzoek uit dat in soortgelijke gevallen ook al eerder aanwijzingen voor een directe relatie had opgeleverd.


David Dilcher, een van de betrokken onderzoekers

De onderzoekers keken naar de concentratie van huidmondjes op de bladeren van drie soorten fossiele planten uit de Praagse universiteitscollectie. Die concentratie hangt samen met de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer; Dat komt omdat CO2 een essentiële voedingstof is voor een plant; dat CO2 wordt aan de atmosfeer onttrokken via de huidmondjes. Neemt de concentratie in de atmosfeer af, dan zijn er meer huidmondjes nodig om toch voldoende 'voedsel' te kunnen opnemen. Huidmondjes hebben echter ook nadelen: zo verhogen ze de afgifte van vocht aan de atmosfeer, en dat verlies moet zoveel mogelijk worden beperkt. Daarom neemt bij een toenemende CO2-concentratie in de atmosfeer het aantal huidmondjes af. Door te bepalen hoe de concentratie van huidmondjes op bepaalde bladeren varieert met de tijd, kan dus ook worden vastgesteld hoe de CO2-concentratie veranderde. Omdat met andere technieken (die deels ook berusten op analyse van de fossiele vegetatie, deels op analyse van de stabiele zuurstofisotopen in de schelpen van mariene organismen) inzicht kan worden verkregen over de veranderingen in de tijd van het klimaat, kan een relatie tussen CO2 en klimaat worden bepaald.

De bevindingen geven aan dat er op het eind van het Mioceen inderdaad een verband tussen die twee parameters heeft bestaan. Een belangrijker resultaat van het onderzoek is echter dat de klimaatveranderingen wereldwijd leidden tot veranderingen in de vegetatie, en dat die veranderingen op hun beurt weer de evolutie van het leven beïnvloedden. Het meest opvallend wellicht is dat diverse grassoorten plotseling opkwamen en zich sterk verspreidden. Dat ging ten koste van de bossen. Die verandering had grote invloed op de fauna: veel bladetende hoefdieren stierven uit, en hun plaats werd ingenomen door grazers zoals runderen, paarden en antilopen. Vooral uit Noord-Amerika is deze verandering nauwkeurig bekend: de gesloten bossen van vooral palmen en bamboebomen gingen eerst over in savannes en open bosgebieden, en veranderden later in de open graslanden die we nu kennen als de prairies. Daar liepen toen ook kamelen, neushoorns en olifanten rond. Ook veel roofdieren pasten zich aan het leven op de open grasvlaktes in Amerika aan. In Europa ontstonden de grote grasvlaktes vooral in het gebied dat grenst aan de Middellandse Zee.

Momenteel bevat de atmosfeer omstreeks 375 ppm (deeltjes per miljoen) CO2. Dat komt overeen met de concentratie gedurende het Mioceen, die varieerde van omstreeks 370 tot 600 ppm.

Referenties:
  • Kürschner, W.M., Kvacek, Z. & Dilcher, D.L., 2008. The impact of Miocene atmospheric carbon dioxide fluctuations on climate and the evolution of terrestrial ecosystems. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105, 449-453.
  • Royer, D.L., 2008. Linkages between CO2, climate, and evolution in deep time. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105, 4-7-408.

Foto: Universiteit van Florida.

918 Chloor en zwavel vernietigden milieu op einde van Krijt
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 ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

In de discussie over het uitsterven van dinosauriërs (en zoveel andere dier- en plantengroepen) zijn nieuwe gegevens naar voren gebracht die aangeven dat grote vulkanische uitbarstingen waarschijnlijk de grootste rol hebben gespeeld, en dat de inslag van een groot hemellichaam niet als voornaamste oorzaak kan worden beschouwd. Volgens het nieuwe onderzoek is de atmosfeer bij het uitstromen van de gigantische lavastromen die nu onder meer het Deccan Plateau in India vormen, vergiftigd geraakt. Vooral zwavel- en chloorverbindingen die in gasvorm werden uitgestoten, waren daaraan debet. Op het einde van het Krijt zijn er enkele perioden van heftige vulkanische activiteit geweest die elk waarschijnlijk enkele honderden jaren duurden, maar die elk ook gedurende enkele honderdduizenden jaren zorgden voor afkoeling, verminderde bioproductiviteit, en het langzaam verzwakken en uitsterven van flora en fauna.


Een 500 m dik pakket van lava's op het Deccan Plateau

Dat er ontzagwekkende hoeveelheden zwavel en chloor zijn uitgestoten, maken de onderzoekers op uit de chemische samenstelling van gasbelletjes die in de lava op het Deccan Plateau zijn ingesloten. Op grond van die samenstelling, in combinatie met de hoeveelheid van die belletjes per hoeveelheid lava, berekenen ze dat bij het uitstromen van iedere kubieke kilometer lava 3,6-5,4 miljoen ton zwaveldioxide moet zijn uitgestoten. Bij iedere grote eruptieperiode moet zo'n 1000 km3 zijn uitgestroomd, wat dus betekent dat in één zo'n periode niet minder dan 3,6-5,4 miljard ton zwaveldioxide vrij kwam in de atmosfeer.


Aa (een brokkelig lavatype)

Het is niet goed mogelijk om via modellen vast te stellen wat voor invloed een dergelijke uitstoot - die zich ook nog eens enkele malen herhaalde - op het klimaat gehad moet hebben; daarvoor verschilde het klimaat van toen teveel van het huidige klimaat. Ook de onderlinge positie van de continenten - die voor het klimaat van grote invloed is - was toen heel anders dan nu. Wel staan echter enkele zaken vast omdat chemische en fysische wetten onveranderlijk zijn. Zo kaatst zwaveldioxide een deel van het zonlicht terug, waardoor het niet, zoals CO2, een toename van de temperatuur veroorzaakt maar juist een daling. Daar staat dan echter weer tegenover dat CO2 eeuwenlang in de atmosfeer verblijft, terwijl zwaveldioxide daar binnen enkele jaren weer uit 'wegregent' zodat het effect kortstondig is, zij het dat dat effect - in de vorm van zure regen - zeer groot en zeer schadelijk moet zijn geweest.


Gloeiend vloeibaar lava stroomt nog onder een gestold
oppervlak, waarvan het 'dak' plaatselijk is ingestort

Een veel langduriger effect hadden waarschijnlijk de halogenen, vooral chloor (en in mindere mate broom en fluor). Deze zeer schadelijke gassen spelen nu weliswaar een geringe rol bij vulkanische uitbarstingen, maar op het einde van het Krijt werden in het huidige India zulke enorme hoeveelheden lava uitgestoten dat ook de halogenen in kwantitatieve zin ontzagwekkend geweest moeten zijn. Het gaat namelijk volgens de chemische bepalingen in de lava om een paar honderd ppm voor zowel zwavel als chloor, maar in de ingesloten gasbelletjes gaat het om gemiddeld zo'n 1400 ppm zwavel en 900 ppm chloor. De hoeveelheid uitgestoten chloor moet daarom zo'n miljoen ton per kubieke kilometer lava zijn geweest, meer dan genoeg om de flora (en indirect dus ook de fauna) extreme schade toe te brengen; gezien het feit dat in 500.000-800.000 jaar meer dan een miljoen kubieke kilometer uitvloeide was dat vrijwel zeker genoeg om de massauitsterving op de K/T-grens te verklaren.


Monstername bij een pahoehoe, het meest voorkomende
type lava op het Deccan Plateau

Referenties:
  • Self, S., Blake, S., Sharma, K., Widdowson, M. & Sephton, S., 2008. Sulfur and chlorine in Late Cretaceous Decan magmas and eruptive gas release. Science 319, p. 1654-1657.
  • Scaillet, B., 2008. Are volcanic gases serial killers? Science 319, p. 1628-1629.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Steve Self, Department of Earth and Environmental Sciences, Open University, Milton Keynes (Verenigd Koninkrijk). De drie foto's met details van lava zijn niet afkomstig van het Deccan Plateau, maar van de Kilauea (Hawaiï); ze geven weer hoe de situatie op het Deccan Plateau geweest moet zijn tijdens het uitstromen van de bazaltische lava's.

919 Niet alleen zuurstof- maar ook molybdeentekort vertraagde evolutie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De stagnatie in de evolutie van het leven op aarde, die van ruwweg 2,4 miljard jaar tot 600 miljoen jaar geleden werd niet alleen veroorzaakt door zuurstofgebrek in de diepzee - zoals tot nu toe vrij algemeen werd aangenomen - maar ook door een tekort aan het chemische element molybdeen (Mo), een zwaar metaal dat momenteel vooral voorkomt in het mineraal molybdeniet (MoS2). Dat blijkt uit onderzoek van de student Clinton Scott van de Universiteit van California in Riverside, die - onder supervisie van de hoogleraar biogeochemie Tim Lyons - zwarte schalies onderzocht op hun gehalte aan dit metaal. Zwarte schalies ontstaan vooral in de diepzee en bevatten een relatief grote hoeveelheid organisch materiaal. Dat organisch materiaal moet in Precambrische gesteenten afkomstig zijn van afgestorven microorganismen. De concentratie van molybdeen, dat een essentieel sporenelement is voor het leven, geldt als een maatstaf voor de hoeveelheid zuurstof in zowel de oceaan als de atmosfeer.


Molybdeniet (MoS2) is het bekendste molybdeen-mineraal

Ongeveer 2,4 miljard jaar geleden steeg het zuurstofgehalte in de atmosfeer, en een deel daarvan werd door de oceaan opgenomen. Dat schiep voorwaarden voor een toename van het leven in zee, maar die toename vond gedurende bijna 2 miljard jaar niet plaats: de biodiversiteit bleef laag en dieren kwamen pas zo'n 600 miljoen jaar geleden tot ontwikkeling. Om na te gaan of gebrek aan molybdeen de oorzaak van die evolutionaire stagnatie kon zijn, werden de concentraties daarvan in monsters uit tal van zwarte schalies bepaald. Daaruit bleek dat er, in vergelijking met de huidige oceanen, een groot tekort aan opgeloste molybdeenionen moet zijn geweest. Dat betekent ook dat in die tweemiljard jaar de zuurstofconcentratie in de atmosfeer ook betrekkelijk laag moet zijn gebleven, lager in ieder geval dan 1-10% van de huidige concentratie.


Student Clinton Scott (links) met een stuk
zwarte schalie voor het onderzoek


Timothy Lions, de hoogleraar
biogeochemie onder wiens super-
visie het onderzoek plaatsvond


Het onderzoek bevestigde dat de zuurstofconcentratie in de atmosfeer (en daarmee ook in de oceanen) in twee stappen toenam. De eerste stap vond 2,4 miljard jaar geleden plaats, toen het oppervlaktewater door fotosynthese van fytoplankton zuurstofrijker werd terwijl het dieptewater zuurstofarm bleef. De tweede stap vond 600 miljoen jaar geleden plaats toen de gehele oceaan, door nog niet geheel duidelijke oorzaak, zuurstofrijk werd. Het onderzoek van Scott heeft zich toegespitst op wat er gebeurde tussen deze twee stappen.

Referenties:
  • Scott, C., Lyons, T.W., Bekker, A., Shen, Y., Poulton, S.W., Chu, X. & Anbar, A.D., 2008. Tracing the stepwise oxygenation of the Proterozoic ocean. Nature 452, p. 456-459.

Foto's van de onderzoekers: University of California Riverside.

920 Clovis-cultuur was niet de oudste beschaving in Amerika
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Coprolieten worden ze genoemd, de fossiele, versteende uitwerpselen van dieren. Uit prehistorische tijden zijn ook uitwerpselen bekend, die weliswaar nog niet zijn versteend, maar die wel geheel zijn ingedroogd. Dergelijke uitwerpselen zijn voor archeologisch, geologisch en klimatologisch onderzoek van veel belang, want er kan uit worden afgeleid wat voor voedsel er is genuttigd, en daarom ook wat de milieuomstandigheden waren en dus ook welk klimaat er heerste. Bovendien kan op basis van C-14 de ouderdom worden bepaald.


De feces waaruit DNA is geïsoleerd

De recente vondst van dergelijke prehistorische uitwerpselen van mensen in een grottencomplex (de Paisley Grotten in de Amerikaanse staat Oregon) is zeker van belang, want hij lijkt het definitieve bewijs te leveren voor een hypothese die weliswaar steeds meer aanhangers kreeg, maar waarvoor een onomstotelijk bewijs ontbrak. Het betreft de eerste bewoners van Noord-Amerika. Lange tijd werd aangenomen dat de zogeheten Clovis-cultuur met zijn kenmerkende stenen werktuigen, de oudste was. Van deze cultuur waren restanten gevonden met een ouderdom van 13.100 jaar. Deze ouderdom was, in combinatie met de vondst van steeds jongere restanten verder naar het zuiden, een aanwijzing dat deze cultuur vanuit Oost-Siberië, via de toen (door het vanwege de ijstijd lage zeeniveau) drooggevallen landbrug in de Bering-Zee naar Amerika was overgestoken.


Deel van de Paisley Grotten waar veel archeologisch materiaal werd gevonden

Aan die theorie begonnen echter steeds meer archeologen te twijfelen, op basis van uiteenlopende argumenten. Die twijfel blijkt nu terecht, want van de 12 verzamelde uitwerpselen in de Paisley grotten blijken de zes die werden uitgekozen voor C-14 bepaling alle te dateren van 13.000 tot 14.300 jaar geleden, dus tot (maximaal) zo'n 1200 jaar voor de eerste aanwijzingen voor de Clovis-cultuur. De grotten waarin deze uitwerpselen zijn gevonden, liggen zo'n 350 km ten zuidoosten van de plaats Eugene; de 8 afzonderlijke grotten kijken uit naar het westen en zijn voor een deel te danken aan golferosie van het Chewaucan-Meer, dat destijds hoger stond dan nu.


Dennis Leroy Jenkins met een deel
van de archeologische collectie
uit de Paisley Grotten


Dennis Jenkins in de Paisley Grotten,
met een fragment van een bisonbot


De onderzoekers hebben uit de uitwerpselen DNA geïsoleerd. Daarbij moest uiteraard zeer omzichtig worden gehandeld om verontreiniging met recent DNA te voorkomen. Daarbij bleek dat het DNA toebehoort aan de zogeheten inheemse (native) Amerikanen, en dat het hierbinnen behoort tot twee groepen die ook in Siberië en Oost-Azië veel voorkomen. Eveneens bleek dat de uitwerpselen ook DNA bevatten van vossen, wolven of prairiehonden (coyotes). Waarschijnlijk vormden die dieren voedsel voor de prehistorische mens, maar de onderzoekers sluiten niet uit dat de dieren destijds over de menselijke uitwerpselen hebben geürineerd.

Hoewel er in de Paisley Grotten veel archeologisch materiaal werd gevonden, bevinden zich daarbij geen werktuigen. Het gaat vooral om botten van grote dieren zoals kamelen, bergschapen en bisons. Het gebrek aan artefacten lijkt een extra aanwijzing dat het niet kan gaan om een groep mensen die behoorde tot de Clovis-cultuur. Archeologisch zijn er geen aanknopingspunten met andere culturen.

Referenties:
  • Balter, M., 2008. DNA from fossil feces breaks Clovis barrier. Science 320, p. 37.

Foto,s: Dennis L. Jenkins, Museum of Natural and Cultural History, University of Oregon, Eugene, OR (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl