NGV-Geonieuws 151

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Augustus 2008, jaargang 10 nr. 8

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 951 Vulkanische uitbarsting indirect oorzaak van massauitsterving in Krijt
  • 952 Zuur zeewater welt op voor westkust van Noord-Amerika
  • 953 Bijzondere excursie voor excellente studenten
  • 954 IJskap op Groenland was vroeger veel kleiner: Groenland was groen
  • 955 Vondst van cellulose in Permisch steenzout maakt speurtocht naar buitenaards leven gemakkelijker
  • 956 Antarctica had toendravegetatie voor vergletsjering
  • 957 Odyssee beschrijft astronomische configuraties uit 1178 v.Chr. exact
  • 958 Permo-Carbonische gletsjers bereikten zeeniveau in de tropen
  • 959 Gifslangen hadden oorspronkelijk giftand achterin de bek
  • 960 Massauitsterving op Perm/Trias-grens was niet abrupt

    << Vorige uitgave: 150 | Volgende uitgave: 152 >>

951 Vulkanische uitbarsting indirect oorzaak van massauitsterving in Krijt
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Ongeveer 93,5 miljoen jaar geleden (begin van het Laat-Krijt) trad er een massauitsterving van mariene organismen op. In tegenstelling tot veel andere massauitstervingen was deze gebeurtenis wereldwijd. De afgestorven organismen zakten in grote hoeveelheden naar de zeebodem, waar ze begraven werden onder het zich opstapelende kleiige sediment dat nu zwarte schalies vormt. De zwarte kleur is te danken aan de vele organische restanten, die er ook verantwoordelijk voor zijn dat deze schalies op veel plaatsen op aarde het moedergesteente van olie- en gasvoorkomens vormen.


De Contessa-groeve waar de gesteenten werden onderzocht

De reden voor de afsterving was een gebrek aan zuurstof in het zeewater. De gebeurtenis staat dan ook bekend als een Oceanic Anoxic Event (oceanische gebeurtenis met gebrek aan zuurstof), waarvan er slechts enkele grote bekend zijn (waarvan overigens maar liefst zes uit het Laat-Krijt). De gebeurtenis van 93,5 miljoen jaar geleden - die de grootste OAE van het Laat-Krijt is - staat bekend als OAE-2. Waarom de oceanen destijds op grote schaal zo arm aan zuurstof werden, is lang een raadsel gebleven.


Een tot de Inoceramiden behorende schelp, uitgestorven door gebrek aan zuurstof
(foto United States Geological Survey)

Onderzoekers van de Universiteit van Alberta lijken nu, eigenlijk toevallig want ze hadden hun onderzoek op iets anders gericht, dat raadsel te hebben opgelost. Ze vonden namelijk wat 'interessante’ gesteenten in de Contessa-groeve in Italië, die ze voor geochemische analyse meenamen. De analyse, waarbij onder meer de verhouding tussen de verschillende isotopen van het chemische element osmium werd bepaald, wees namelijk op onderzees vulkanisme. De uitbarstingen moeten zo’n 10.000-20.000 jaar voor OAE-2 hebben plaatsgevonden, geologisch gezien vlak voordat de zee vrijwel zuurstofloos werd. Hetzelfde werd gevonden in zwarte schalies uit dezelfde tijd die werden aangetroffen in een boorkern uit zee voor de kust van Zuid-Amerika.


Onderzoeker Steven Turgeon (foto Chris Schwartz)

De gevolgen van de onderzeese uitbarstingen konden door de bufferwerking van het zeewater eerst nog worden opgevangen, maar omdat het klimaat destijds warm was en de stromingen in de oceanen langzaam, werden de concentraties kooldioxide (CO2) en voedingsstoffen in het zeewater uiteindelijk zo hoog als gevolg van de doorgaande vulkanische activiteit dat zich grote hoeveelheden (vooral plantaardig) plankton konden vormen. De hoeveelheid zuurstof nam echter steeds verder af, en zo stierven de gigantische hoeveelheden organismen om tenslotte op de zeebodem terecht te komen. De verrotting daarvan verbruikte alle zuurstof, en daarna afstervend plankton bleef dus in het bodemsediment onveranderd bestaan (totdat, na diepere begraving onder jongere omzetting, omzetting in koolwaterstoffen plaatsvond).

Deze gang van zaken verklaart ook waarom er geen massauitsterving op het land plaatsvond. Een andere vraag is echter waarom de onderzeese uitbarstingen in dit geval zo’n dramatisch effect hadden (ze komen immers voortdurend voor, onder meer bij de mid-oceanische ruggen). Dat moet een gevolg zijn geweest van de uitzonderlijke vulkanische activiteit die OAE-2 veroorzaakte: zelfs in de gesteentemonsters die 5500 km uit elkaar liggen, is het osmium voor 97% van vulkanische oorsprong. Er moet dus sprake zijn geweest van uitzonderlijk sterk (onderzee) vulkanisme. Het centrum daarvan moet hebben gelegen in wat nu het Caraïbisch gebied is. Daarbij moeten duizenden kubieke kilometers lava over de zeebodem zijn uitgestroomd.

Referenties:
  • Turgeon, S.G. & Creaser, R.A., 2008. Cretaceous oceanic anoxic event 2 triggered by a massive magmatic episode. Nature 454, p. 323-326.
  • Bralower, T.J., 2008. Volcanic cause of catastrophe. Nature 454, p. 285-287.

De foto van de Contessa-groeve werd welwillend ter beschikking gesteld door Steven Turgeon, Department of Earth and Atmospheric Sciences, University of Alberta, Edmonton, Alta (Canada).

952 Zuur zeewater welt op voor westkust van Noord-Amerika
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De toename van de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer neemt veel minder sterk toe dan verwacht zou mogen worden op basis van de uitstoot als gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen. Dat komt doordat de oceanen CO2 aan de atmosfeer onttrekken. Dat heeft echter wel gevolgen: het CO2 verbindt zich met water tot een zwak zuur, waardoor de oceanen geleidelijk iets zuurder worden. Van die verzuring van de oceanen was tot nu toe weinig of niets in ondiepe kustwateren te merken, maar dat proces blijkt wel degelijk op grote schaal plaats te vinden. Onderzoekers hebben voor de westkust van Amerika, vanaf Canada tot aan Mexico, een strook ontdekt (op ongeveer 30 km buiten de kust) waar een duidelijke verzuring aanwezig is. Deskundigen vrezen dat deze verandering van het mariene milieu een ernstige verstoring van het ecosysteem kan inleiden; voor de mens is dat van directe betekenis omdat de kustnabije zones een belangrijke bron van voedsel vormen (in de vorm van vis).

De onderzoekers hebben overigens ook kunnen vaststellen dat de waargenomen verzuring (nog?) geen continu verschijnsel is, maar dat het seizoengebonden is. Dat maakt het verschijnsel echter niet minder ernstig, want de nog steeds doorgaande grootschalige emissies van CO2 gaan zeker de komende tientallen jaren nog door, waarschijnlijk zelfs in grotere hoeveelheden (de afspraken die politici hebben gemaakt, bijv. in het zogeheten Kyoto-protocol, hebben in praktijk geen enkele betekenis).


Onderzoeksleider Richard Freely
aan boord van de Wacoma


Onderzoeker Christopher Sabine aan boord van de
Ronald H. Brown


Het onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het zogeheten North American Carbon Program, dat is opgezet om - in principe - om het andere jaar een dergelijk onderzoek uit te voeren. Het nu uitgevoerde onderzoek is het eerste binnen dit kader, en werd gedaan vanaf de Wacoma, een schip van de Amerikaanse National Science Foundation, dat beheerd wordt door de Universiteit van Oregon.

Eerder onderzoek had uitgewezen dat in diepere delen van de oceanen, verder van de kust, ook al een merkbare verzuring was opgetreden. Het diepe water is overigens ook de bron van het zure kustwater, want dat komt in de lente en zomer omhoog van een diepte van 150-200 m in de Stille Oceaan. Dat is een verontrustend gegeven, want dat diepere water is gedurende zo’n 50 jaar niet in contact geweest met de atmosfeer. Dat betekent dat de verzuring van de oceanen al tientallen jaren aan de gang is. Ook de mate van verzuring is verontrustend: de onderzoekers hadden verwacht een dergelijke verzuring pas in de tweede helft van deze eeuw aan te treffen.

Zeker niet minder verontrustend is dat de atmosfeer 50 jaar geleden, toen het nu weer bovenkomende 'zure’ dieptewater nog oppervlaktewater was dat een directe uitwisseling had met de atmosfeer, veel minder CO2 bevatte dan thans. Dat betekent waarschijnlijk dat het huidige oppervlaktewater meer CO2 uit de atmosfeer opneemt dan 50 jaar geleden het geval was, en dat er dus in de toekomst waarschijnlijk zuurder water voor de kust zal opwellen.

Referenties:
  • Feely, R.A., Sabine, Chr.L., Hernandez-Ayon, J.M., Ianson, D. & Hales, B., 2008. Evidence for upwelling of corrosive “acidified” water onto the continental shelf. Science 320, p. 1490-1492.

Foto’s: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA/PMEL), Department of Commerce (Verenigde Staten van Amerika).

953 Bijzondere excursie voor excellente studenten
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 ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !

De besparingen die in de afgelopen 35 jaar het universitair onderwijs hebben getroffen, hebben er bij de opleiding van studenten in de geologie toe geleid dat zij veel minder tijd in het veld (op excursie of voor eigen veldwerk) doorbrengen dan daarvoor gebruikelijk was. Dat heeft uiteraard consequenties: het herkennen van verschijnselen, het vergelijken van verschijnselen uit diverse gebieden, en het beschouwen van verschijnselen in een brede geologische context is voor de huidige generatie studenten veel moeilijker dan voor degenen die tijdens hun studie vaak maanden per jaar veldwerk deden. Het is dan ook een gelukkige greep geweest om 14 excellente studenten geologie, biologie en sterrenkunde uit Leiden en van de Vrije Universiteit van Amsterdam, begeleid door 7 stafleden, een uitgebreide excursie te laten maken naar Australië om daar - overigens na een intensieve cursus vooraf met onder meer een excursie naar de Ardennen - een aantal unieke verschijnselen te bestuderen.


Recente stromatolieten in Shark Bay

De excursie werd georganiseerd door het Bioscience Initiative van de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden; het doel van het Bioscience Initiatve is om de samenhang tussen de natuurwetenschappen te bevorderen. Zeker voor geologen is dat overigens altijd al een pure noodzaak geweest. De excursie kreeg de wat pretentieuze naam 'Expeditie Eendracht’, zo genoemd naar het VOC-schip Eendracht dat in 1616 toevallig aan de Australische kust -letterlijk - verzeild raakte.


Stromatolieten van 3,5 miljard jaar oud in het Pilbara-gebied

In Perth werd de Nederlandse groep uitgebreid met 12 Australische studenten en docenten. Deze groep reed met twee busjes noordwaarts. Een eerste belangrijk excursiepunt was Shark Bay, een zoute lagune waarin maar weinig organismen in leven kunnen blijven, maar die wereldberoemd is omdat het een van de zeer weinige plaatsen op aarde is waar nog stromatolieten voorkomen. Deze stromatolieten bestaan uit kalkachtige groeisels van microorganismen, die al uit het vroege Precambrium bekend zijn, en waarvan lang werd gedacht dat ze uitgestorven waren.


Emeritus-hoogleraar Westbroek:
“Het ging om de alleroudste resten
van de aardkorst en het leven”


IJzerafzetting van ruim 3 miljard jaar oud


Verder naar het noorden, zo’n 1500 km van Perth, kwam de excursie in het Pilbara-gebied, waar gesteenten voorkomen die tot de oudste op aarde behoren. Ook daar konden stromatolieten worden bewonderd, maar dan wel exemplaren van 3,5 miljard jaar oud. Die bijzondere fossielen zijn overigens niet het enige uitzonderlijke dat het gebied te bieden heeft: zo komen er honderden meters dikke ijzerafzettingen voor die alleen maar gevormd kunnen zijn toen de aardatmosfeer nog nauwelijks enige zuurstof bevatte. Verder zijn er een soort microcontinenten te vinden die samengeklonterd zijn zonder dat er enige aanwijzing is voor schollentektoniek: de jonge aarde was kennelijk nog te heet voor de min of meer regelmatige convectiestromen in de aardmantel zoals we die nu kennen. Zo kent het Pilbara-gebied nog tal van verschijnselen die een goede indruk geven van de omstandigheden die tijdens de vroege geschiedenis van de aarde moeten hebben geheerst.


En natuurlijk was het ook nog gezellig ...

Dat de confrontatie met dergelijke verschijnselen de voor deze excursie zorgvuldig geselecteerden het inzicht daarin heeft vergroot, is duidelijk. Het houden van een dergelijke excursie moet dan ook worden beschouwd als een lofwaardig initiatief dat navolging verdient, ondanks de hoge eraan verbonden kosten.

Referenties:
  • Anonymus, 2008. Expeditie naar de oudste resten van de aarde. Universiteit Leiden, Nieuwsbrief 22 juli 2008.

Foto van de recente stromatolieten in Shark Bay: Paul Harrison (Reading, Engeland); overige foto’s: Universiteit Leiden.

954 IJskap op Groenland was vroeger veel kleiner: Groenland was groen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De grote ijskappen (Antarctica, Groenland) lijken - ondanks alle onduidelijkheden die daarover nog steeds bestaan wel degelijk gevoelig voor veranderingen in het klimaat. Analyse van een boorkern even uit de kust voor het zuidelijke einde van Groenland, bij Cape Farewell, wijst namelijk uit dat de vegetatie op Groenland in de afgelopen miljoen jaar veelvuldig sterk is toe en afgenomen, afhankelijk van de ruimte die het ijs daarvoor liet, en dus ook afhankelijk van de temperatuur. De door Canadese onderzoekers uitgevoerde studie wijst zelfs uit dat bossen van sparren zich over de zuidelijke helft van Groenland hebben uitgestrekt.

Het is, zowel uit deze als uit vorige studies, duidelijk dat zich in het verleden vele klimaatveranderingen hebben voorgedaan, waarbij vooral veranderingen in temperatuur een rol speelden. Die veranderingen gingen vaak gepaard met veranderingen in de concentratie van koolzuurgas (CO2) in de atmosfeer; die veranderingen kunnen geen gevolg zijn geweest van menselijke activiteit. Daarom is een belangrijk punt van discussie in hoeverre de huidige - op zijn minst voor een deel door de mens veroorzaakte - toename van de CO2 concentratie in de atmosfeer, gevolgen zal hebben voor het klimaat en daarmee voor de omvang van de grote landijskappen (en dus ook voor de hoogte van het zeeniveau). De Canadese studie lijkt nieuwe gegevens te verschaffen die meer duidelijkheid in deze materie kunnen scheppen, omdat hij duidelijk maakt hoe de Groenlandse ijskap in de tijd groeide en weer in omvang afnam.


De ijskap op Groenland laat nu slechts een smalle kuststrook onbedekt
(foto European Space Agency)

Uit de boorkern werd stuifmeel geïsoleerd. Omdat de laagjes waaruit het stuifmeel afkomstig is kunnen worden gedateerd, kan inzicht worden verkregen in de ontwikkeling van de vegetatie op Groenland door de tijd heen. En omdat die vegetatie vooral afhankelijk is van de temperatuur, wordt zo ook de klimaatgeschiedenis vastgelegd. Het blijkt hieruit dat Groenland in de afgelopen (bijna) miljoen jaar (dus gedurende ruwweg de laatste helft van het IJstijdvak) diverse malen veel groener is geweest dan nu. Zo bestond er omstreek 125.000 jaar geleden een uitgestrekte begroeiing met varens, en kwamen er 400.000 jaar geleden uitgestrekte bossen van sparren voor. Die sparrenbossen moeten volgens onderzoeksleidster Anne de Vernal op de huidige bossen van Noorwegen hebben geleken, wat betekent dat het klimaat betrekkelijk mild moet zijn geweest.


De Joides Resolution, het onderzoekschip van waaraf de boring bij Cape Farewell werd gezet
(foto NOAA)

In een commentaar op het artikel, in hetzelfde nummer van Science, merkt Alexander Wolfe, een paleoklimatoloog van de Universiteit van Alberta, op dat kennis over de manier waarop de ijskap van Groenland in het verleden in omvang afnam, de sleutel vormt tot een beter begrip van de kwetsbaarheid van de huidige ijskappen voor temperatuurstijgingen. Hij wijst er daarbij op dat het volledige afsmelten van de ijskap van Groenland de zeespiegel met zo’n 7 m zou doen stijgen, genoeg om heel Bangladesh, de eilandengroepen in de Stille Oceaan, en een groot deel van Florida te doen overstromen.

Ook Nederland zou, zonder beschermende maatregelen bij zo’n zeespiegelstijging zwaar worden getroffen. Het is waarschijnlijk in dat verband dat Rijkswaterstaat steeds weer pleit voor (zeer dure) kustbeschermende maatregelen met een omvang die minimaal vergelijkbaar zou moeten zijn met het deltaplan. Rijkswaterstaat spreekt daarbij de verwachting uit dat de zeespiegel snel zal stijgen, met zeker een halve meter in deze eeuw. Wolfe plaatst die onheilsverwachting, op basis van het onderzoek naar de vegetatiegeschiedenis van Groenland, in een wat minder dramatisch daglicht: er was een warme, aaneengesloten periode van 20.000 jaar voor nodig om de ijskap op Groenland zo ver te doen afsmelten dat sparren de zuidelijke helft konden koloniseren.


Onderzoeksleidster Anne de Vernal
(foto Université du Québec à Montréal)

Helemaal duidelijk is alles echter nog niet, en zeker niet de rol van CO2 bij de vroegere temperatuurstijgingen die de ijskap van Groenland deden smelten: dat gebeurde namelijk in tijden dat de uitstoot van CO2 (door natuurlijke oorzaken) zo’n 30% lager was dan nu.

Referenties:
  • Vernal, A. de & Hillaire-Marcel, C., 2008. Natural variability of Greenland climate, vegetation, and ice volume during the past million years. Science 320, p. 1622-1625.
  • Steig, E.J. & Wolfe, A.P., 2008. Sprucing up Greenland. Science 320, p. 1595-1596.

955 Vondst van cellulose in Permisch steenzout maakt speurtocht naar buitenaards leven gemakkelijker
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De vondst van uit cellulose bestaande vezels in steenzout uit het Perm betekent niet alleen dat er nieuwe mogelijkheden zijn om sporen van leven op andere hemellichamen te traceren, maar ook dat het oudste, herkenbare organische materiaal op aarde in één klap met 200 miljoen jaar terug in de tijd wordt verschoven. Het oudste organische materiaal dat tot nu toe bekend was bestond uit fragmenten van eiwitten die werden aangetroffen in de botten van exemplaren van Tyrannosaurus rex van ca. 68 miljoen jaar oud (zie Geonieuws 571).

Cellulose is een taai, veerkrachtig materiaal dat het voornaamste bestanddeel vormt waaruit planten zijn opgebouwd. Het is dan ook een van de meest voorkomende organische stoffen op aarde, en naar schatting produceren planten (inclusief algen) en bacteriën jaarlijks zo’n 100 miljard ton van dit materiaal. Onder de juiste condities blijkt cellulose lang aan ontbinding te kunnen ontkomen, en kennelijk biedt een zoutomgeving dergelijke condities.


Vezels uit het steenzout

Microvezels van cellulose zijn nu aangetroffen in Permisch zout van zo’n 253 miljoen jaar oud. De vezels konden zowel uit het zout zelf als uit pekelinsluitsels in het zout worden geïsoleerd en chemisch geanalyseerd. Het gaat overigens niet om het oudste cellulose dat ooit op aarde heeft bestaan, want cyanobacteriën (symbioses van blauwgroene algen en bacteriën) bestonden al ca. 2,8 miljard jaar geleden, en hebben ongetwijfeld ook cellulose gevormd (de eerste organismen die cellulose vormden hebben dat waarschijnlijk gedaan door polymerisatie van glucose). Tot nu toe waren echter nooit sporen van oud cellulose gevonden.


Vezels uit een pekelinsluitsel

Het zout waarin de cellulose werd aangetroffen bevindt zich op de zogeheten WIPP-site, een locatie nabij Carlsbad (in de Amerikaanse staat New Mexico), waar de Amerikaanse overheid een proef houdt met de opslag van radioactief afval in ruimten die op ca. 60 m diepte speciaal daarvoor in het steenzout zijn aangelegd. Vanwege onderzoek naar de veiligheid van de opslag wordt veel onderzoek uitgevoerd, en daartoe behoorde onderzoek van het zout en de pekelinsluitsels met een transmission electron microscope (TEM). Daarbij werden de vezels aangetroffen, die opmerkelijk intact bleken.


Onderzoeksleider Jack Griffith

De cellulosevezels hebben een doorsnede van ca. 5 nanometer, maar vormen vaak warrige strengen of zelfs 'matten’. Daarmee lijken de vezels niet alleen op modern cellulose, maar gedragen ze zich ook zo. Ze worden ook door dezelfde enzymen aangetast als modern cellulose.

De onderzoekers menen dat hun vondst het speuren naar (restanten van) leven op andere hemellichamen veel gemakkelijker kan maken, omdat het niet onwaarschijnlijk is dat eventueel vroeger leven ook daar cellulose in steenzout heeft achtergelaten. Daar komt bij dat cellulose veel beter bestand is tegen ioniserende straling dan DNA, waarnaar nu veelal wordt gezocht om buitenaards leven te traceren.(cellulose).

Referenties:
  • Griffith, J.D., Willcox, S., Powers, D.W., Nelson, R. & Baxter, B.K., 2008. Discovery of abundant cellulose microfibers encased in 250 Ma Permian halite: a macromolecular target in the search for life on other planets. Astrobiology 8, p. 215-228.

TEM-foto’s van de cellulosevezels: Jack Griffith (University of North Carolina; foto van Griffith: University of North Carolina.

956 Antarctica had toendravegetatie voor vergletsjering
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 !

Buitengewoon goed bewaard gebleven fossielen bewijzen dat Antarctica 14 miljoen jaar geleden, vlak voordat het continent door ijs werd bedekt, een toendravegetatie had. De fossielen, die mossen, stuifmeel, diatomeeën, kleine kreeftachtigen (ostracoden) en insecten (onder meer kevers) omvatten, werden aangetroffen in meerafzettingen die werden gevormd kort voordat het Transantarctisch Gebergte, in het midden van Antarctica, geheel vergletsjerde. De afzettingen moeten zijn ontstaan in een ijsvrij meer dat zich, destijds gelegen in een toendra, nu bevindt in het gebied van de droge dalen van McMurdo. Ze markeren het einde van een tijd die sindsdien gekenmerkt wordt door de continue aanwezigheid van een dikke ijskap.


Mos uit de 14 miljoen jaar oude sedimenten

De fossielen bestaan uit diatomeeën en ostracoden die in het meer leefden, maar ook uit mossen die hetzij vanaf een afkalvende oever, hetzij via de wind in het water terecht kwamen en daar bezonken, alsook uit insecten die in het meer terechtkwamen en daar verdronken. Veel van de fossielen zijn - wat overigens niet ongewoon is voor fossielen in meerafzettingen - zo goed bewaard gebleven dat er uiterst fijne details aan kunnen worden onderscheiden. Ook de sedimenten zelf zijn vrijwel ongestoord bewaard gebleven. Mede daarom kan worden vastgesteld dat de vegetatie van destijds sterk moet hebben geleken op die van Zuid-Amerika nu. Zo’n 13,9 miljoen jaar geleden verdween de vegetatie plotseling; volgens de onderzoekers moet dat geweten worden aan een plotselinge klimaatverandering waarvan de oorzaak niet bekend is, maar die zorgde voor een van de meest dramatische veranderingen sinds het einde van het Mesozoïcum.


Enkele fossielen uit het onderzochte gebied, en vergelijking tussen het gebied 14 miljoen jaar geleden en nu (tekening Zina Deretsky, NSF).

De fossielen zijn door de plotseling veranderende omstandigheden als het ware gevriesdroogd. Het bleek echter mogelijk om ze weer water te laten opnemen, waardoor sommige exemplaren er haast als vers uitzien. Sommige soorten zijn overigens niet van recente vertegenwoordigers te onderscheiden: de meest voorkomende mossoort (Drepanocladus longifolius) is daarvan een voorbeeld. Dat is uitzonderlijk, want een dergelijke stabiliteit in vorm gedurende zo’n lange tijd komt bijna niet voor in de geologische geschiedenis. Een ander uitzonderlijk aspect is het zachte weefsel dat in sommige ostracoden is aangetroffen.


Interview in het gebied van de droge dalen
van McMurdo


Onderzoeksleider David Marchant.


Uit de onderzoeksgegevens concluderen de onderzoekers dat de temperatuur ter plaatse destijds ongeveer 7 °C hoger moet zijn geweest dan nu. Na de plotselinge afkoeling 13,9 miljoen jaar geleden bleef het gebied, ondanks een tijdelijke opwarming 3,5 miljoen jaar geleden tot een temperatuur die hoger was dan nu, koud en droog (polair woestijnklimaat). Een groot deel van Antarctica lijkt volgens de onderzoekers dan ook niet erg gevoelig voor temperatuurfluctuaties.

Referenties:
  • Lewis, A.R., Marchant, D.R., Ashworth, A.C., Hedenäs, L., Hemming, S.R., Johnson, J.V., Leng, M.J., Machlus, M.L., Newton, A.E., Raine, J.I., Willenbring, J.K., Williams, M. & Wolfe, A.P., 2008. Mid-Miocene cooling and the extinction of tundra in continental Antarctica. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, 105, p. 10676-10680.

Foto’s: National Science Foundation (Verenigde Staten van Amerika).

957 Odyssee beschrijft astronomische configuraties uit 1178 v.Chr. exact
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie ! Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

Tot de belangrijkste culturele erfenissen uit het verleden behoren de Ilias en de Odyssee, boeken - in feite zeer lange metrische verzen - die (waarschijnlijk ten onrechte) aan de Griekse dichter Homerus worden toegeschreven. De Ilias beschrijft de 10 jaar durende Trojaanse oorlog (begonnen vanwege de roof van de schone Helena), en de Odyssee verhaalt de laatste 41 dagen van de eveneens 10 jaar durende terugreis van de held Odysseus naar het Griekse eiland Ithaca, waar hij koning was. De lange reistijd was een gevolg van de toorn van de goden die hij over zich had afgeroepen. Hij beleefde veel avonturen, die in wat we nu 'flash backs' zouden noemen uitvoerig worden uiteengezet in de Odyssee.


Restanten van Troje, de stad in Klein-Azië waarmee de Grieken tien jaar oorlog voerden

Lange tijd is gedacht dat de Ilias en de Odyssee op fantasie berustten, totdat opgravingen Troje blootlegden en veel van de Ilias op juistheid bleek te berusten. Ook met betrekking tot de Odyssee is inmiddels duidelijk geworden dat er goede verklaringen zijn voor de route die Odysseus met zijn mannen op de terugweg moet hebben afgelegd. Maar niet alle onderdelen van de Odyssee leken op waarheid te berusten. Zo wordt het plotseling donker als Odysseus op Ithaca terugkeert. Astronomen hebben al eerder vastgesteld dat die korte duisternis het gevolg zou kunnen zijn geweest van een totale zonsverduistering, die op 16 april 1178 v. Chr. op de Ionische Eilanden van Griekenland inderdaad voor duisternis moet hebben gezorgd, maar sceptici hebben lange tijd beweerd dat de zonsverduistering als het ware als 'extra natuurramp' in de Odyssee is verweven, en dat er geen aanwijzingen zijn dat die plaatsvond bij de terugkomst van Odysseus.


Odysseus slacht bij zijn thuiskomst de ‘vrijers’ van Penelope af

Dank zij het beschikbaar komen van zeer krachtige computers hebben onderzoekers van de Rockefeller Universiteit nu echter zeer waarschijnlijk gemaakt dat de beschrijving van de zonsverduistering in de Odyssee inderdaad samenviel met de terugkomst van Odysseus. In de Odyssee worden namelijk ook andere astronomische verschijnselen beschreven die in de dagen rondom de terugkomst van Odysseus optraden, en het optreden daarvan is nu 'teruggerekend.


De Griekse zanger/dichter Homerus

In dat kader berekenden de onderzoekers de tijd van optreden van vier gebeurtenissen uit de Odyssee. De eerste betreft de slachtpartij die Odysseus aanrichtte onder de mannen die hij in zijn huis aantrof, en die al jaren (vergeefs) probeerden zijn vrouw, Penelope, te verleiden. Diverse malen vermeldt de Odyssee dat het toen volle maan was. Zes dagen eerder was de planeet Venus, volgens de Odyssee, hoog aan de hemel zichtbaar, en 29 dagen eerder waren twee sterrenbeelden, de Pleïaden en Boötes (ook wel de berenhoeder of de ossendrijver genoemd) tegelijk zichtbaar bij zonsondergang. Tenslotte geeft de Odyssee aan dat 33 dagen voor de slachtpartij Mercurius hoog stond tijdens de dageraad, aan het westelijke einde van zijn ban.'


De door de onderzoekers berekende sterrenhemel tijdens de volledige zonsverduistering

De bovengenoemde situaties treden op in cycli met ongelijke duur. De onderzoekers berekenden daarom wanneer aan al deze verschijnselen werd voldaan in de tijd dat de Trojaanse Oorlog moet zijn afgelopen. Dat bleek slechts één mogelijkheid op te leveren: de beschreven situaties moeten zich precies volgens het in de Odyssee opgetekende tijdschema hebben voorgedaan op momenten die uiteindelijk culmineerden in de volledige zonsverduistering op 16 april 1178 v.Chr.

De onderzoekers tekenen aan dat de preciesheid waarmee de Odyssee de astronomische gegevens weergeeft niet per definitie hoeft te betekenen dat ook alle andere passages uit het werk volledig waar zijn. Toch is de accuratesse zo groot, dat het er naar uit ziet dat de Odyssee een historisch veel betrouwbaarder beeld schetst dan tot nu toe werd aangenomen. En dat kan een nieuw licht werpen op tal van gebeurtenissen uit de geschiedenis van het klassieke Griekenland.

Referenties:
  • Baikouzis, C. & Magnasco, M.O., 2008. Is an eclipse described in the Odyssey? Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 105, p. 8823-8828.

Computerreconstructie welwillend ter beschikking gesteld door Marcelo Magnasco, Laboratory of Mathematical Physics, The Rockefeller University, New York, NY (Verenigde Staten van Amerika).

958 Permo-Carbonische gletsjers bereikten zeeniveau in de tropen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De Permo-Carbonische ijstijd die het supercontinent Pangea zo'n 300 miljoen jaar geleden teisterde, moet - althans soms - aanzienlijk kouder zijn geweest dan de Pleistocene ijstijd. Tot nu toe werd gedacht dat de tropische gebieden van Pangea destijds heet en vochtig waren, maar onderzoekers hebben nu duidelijke aanwijzingen gevonden dat een gletsjer in de tropen een diep dal uitschuurde tot zo'n 500-1000 m boven zeeniveau. Dat betekent overigens niet automatisch dat de Permo-Carbonische ijstijden voortdurende voor een zeer koud klimaat zorgden: het is goed mogelijk dat er sterke fluctuaties in de temperatuur optraden.


De Unaweep-kloof in het westen van Colorado, waarschijnlijk
300 miljoen jaar geleden uitgeschuurd door tropische gletsjers
en pas geologisch recent blootgelegd

Niettemin moeten er koude intervallen zijn geweest zoals we die uit de Kwartaire ijstijden niet kennen. Zelfs tijdens de koudste pieken van de Pleistocene ijstijden zou een gletsjer in de tropen namelijk al op een hoogte van 3400-4400 m zijn gesmolten. Dit werd eerder ook aangenomen voor de Permo-Carbonische ijstijden, maar de vondst van glaciale keileem in het dal van de Unaweep-kloof in het westen van de Amerikaanse staat Colorado, hoog op het Colorado-Plateau, wijst anders uit.


Slecht gesorteerd gesteente (diamictiet) dat
waarschijnlijk werd afgezet door de gletsjer
die de Unaweep-kloof uitschuurde


Ongeveer 30 cm grote steen uit de diamictiet,
met gletsjerkrassen


Het dal bevat veel loessiet, een gesteente dat bestaat uit tot steen geworden loess, het fijnkorrelige (siltige) materiaal dat tijdens ijstijden onder meer ontstaat doordat stenen in een ijskap tegen elkaar of tegen de rotsige bodem schuren, waarbij 'slijpsel' ontstaat. Loess komt bijv. In Zuid-Limburg voor, waar het deel uitmaakt van een grote - naar het oosten steeds dikker wordende - band die zich uitstrekt van Engeland tot China, en die in het gebied voor de ijskap van de laatste ijstijd werd afgezet doordat wind het fijne materiaal uit het onbegroeide gebied opwoei en meevoerde. Niet alleen de loessiet in de Unaweep-kloof wijst op glaciale activiteit, maar ook komen er in een diamictiet (een zeer slecht gesorteerd gesteente dat onder andere bekend is van keileem dat door landijs wordt afgezet) stenen voor met gletsjerkrassen, ontstaan doordat de stenen aan de basis van het voortschuivende ijs over een harde ondergrond schuurden).


Onderzoekleidster Lynn Soreghan

De onderzoekers twijfelen of uit de vondst moet worden geconcludeerd dat de hele Permo-Carbonische ijstijd veel kouder was dan de Pleistocene ijstijden, of dat het ging om uitzonderlijk koude intervallen. Niet iedereen is overigens overtuigd dat de gevonden verschijnselen ook werkelijk wijzen op een ijstijd. Nick Eyles, hoogleraar in Toronto, die geldt als een specialist op het gebied van glaciale afzettingen, vindt de aanwijzingen nogal mager. De loessiet zou volgens hem niet noodzakelijkerwijs van glaciale afkomst hoeven te zijn, en hij zou de gevonden gletsjerkrassen liever op de dalwanden van de Unaweep-kloof hebben gevonden dan op losse stenen. Hij wijst er bovendien op dat het hele beeld van het klimaat zo'n 300 miljoen jaar geleden drastisch zou moeten worden herzien. Daar staat echter tegenover dat Eyles niet twijfelt aan de waarnemingen op zichzelf, en dat hij geen betere verklaring heeft dan de onderzoekers aangeven. Vooralsnog lijkt het daarom verstandig om ervan uit te gaan dat er 300 miljoen jaar geleden inderdaad sprake was van een zeer koud interval.

Referenties:
  • Soreghan, G.S., Soreghan, M.J., Poulsen, C.J., Young, R.A., Eble, C.F., Sweet, D.E. & Davogustto, O.C., 2008. Anomalous cold in the Pangaean tropics. Geology 36, p. 659-662.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Lynn Soreghan, School of Geology and Geophysics, University of Oklahoma, Norman, OK (Verenigde Staten van Amerika).

959 Gifslangen hadden oorspronkelijk giftand achterin de bek
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 !

Niet alle slangen zijn giftig, en de gifslangen hebben giftanden op uiteenlopende plaatsen: voorin de bek, achterin de bek, of zowel voorin als achterin de bek. Dat hangt samen met de evolutionaire ontwikkeling, maar hoe die precies is verlopen is al van oudsher een omstreden onderwerp. Leidse onderzoekers onder leiding van Freek Vonk hebben daarin nu helderheid gebracht.


Onderzoeker Freek Vonk met een koningscobra

Veel evolutiebiologen nemen aan dat slangen met giftanden voorin de bek andere oorsprongen hebben dan slangen achterin de bek, maar dat zou betekenen dat de giftanden bij beide groepen onafhankelijk van elkaar zouden zijn ontstaan; dan lijkt weinig aannemelijk. De positie van de giftanden zegt bovendien niet alles, want de cobra's en de adders staan in de stamboom van de slangen ver van elkaar af, terwijl ze toch beide de giftanden voorin de bek hebben.


De giftanden van een springende adder (Atropoides nummifer)
(foto Sumardi Moentiah).

Het onderzoek van de Leidse biologen wijst nu uit dat alle gifslangen afstammen van een oerslang die de giftanden achterin zijn bek had. Deze conclusie trekken Vonk en zijn medeauteurs op basis van onderzoek aan 96 embryo's van 8 soorten slangen. Bij elk van die embryo's volgden ze een gen dat betrokken is bij de ontwikkeling van het gebit. Bovendien volgden ze de embryonale ontwikkeling. Daarbij bleek dat bij alle embryo's de giftanden achterin de bek ontstonden. Bij een deel van de slangen schoven die giftanden, nog tijdens de ontwikkeling in het ei, geleidelijk naar voren. Het mechanisme daarachter is dat bij die slangen een deel van de kaak veel sneller groeit dan de rest van de kaak. Omdat de ontwikkeling van een embryo als regel de evolutionaire ontwikkeling weerspiegelt (de ontogenie weerspiegelt de fylogenie), maakt deze ontwikkeling het waarschijnlijk dat alle gifslangen hun giftanden oorspronkelijk achter in de bek hadden.


De stamboom van de slangen met onderaan (in zwart) de primitieve, gifloze wurgslangen; daarboven de geavanceerde gifslangen met giftanden voorin (paars), voorin en achterin (blauw) en alleen achterin (groen) de bek.

De giftanden die achterin de bek staan blijken bovendien niet gekoppeld te zijn aan de rest van het gebit. Ze ontstaan tijdens de embryonale ontwikkeling uit een apart weefsel. Dat is op zichzelf niet verbazingwekkend, want al eerder werd aangetoond dat een gemeenschappelijke voorouder van een aantal families van de hagedissen en alle slangen gifklieren had in zowel de onder- als de bovenkaak. De hagedissen evolueerden vervolgens naar soorten met gifklieren in de onderkaak, terwijl dat bij de gifslangen juist andersom was. Volgens Vonk is de giftand ontstaan door de combinatie van de (aanvankelijk gifloze) tanden die zich los van de rest van het gebit ontwikkelden en de gifklier. Het onderzoek leverde geen verschillen op in de manier waarop de giftanden en de gifklieren zich bij de verschillende groepen gifslangen ontwikkelden.

De plaatsing van de giftanden leidt tot verschillende manieren om een prooi te vangen. De gifslangen met giftanden achterin de bek vangen hun prooi op een wijze die vergelijkbaar is met die van de wurgslangen. Ze houden hun prooi vast en bijten herhaaldelijk om zo voldoende gif in de prooi te brengen om hem te verlammen. Slangen met giftanden voorin slaan daarentegen plotseling toe, spuiten veel gif in, en trekken zich dan terug tot het gif begint te werken.

Referenties:
  • Vonk, F.J., Admiraal, J.F., Jackson, K., Reshef, R., Bakker, M.A.G. de, Vanderschoot, K., Berge, I. van den, Atten, M. van, Burgerhout, E., Beck, B., Mirtschin, P.J., Kochva, E., Witte, F., Fry, B.G., Woods, A.E. & Richardson, M.K., 2008. Evolutionary origin and development of snake fangs. Nature 454, p. 630-633.

Foto's: Universiteit Leiden.

960 Massauitsterving op Perm/Trias-grens was niet abrupt
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Het Perm is vooral ontwikkeld in een continentale facies. Dat is een van de redenen waarom er nog steeds geen volstrekte duidelijkheid bestaat over de omstandigheden die hebben geleid tot de massauitsterving, ca. 252 miljoen jaar geleden, op de grens van Perm en Trias. In een continentale facies blijven immers veel minder fossielen die daarover uitsluitsel zouden kunnen geven, bewaard dan in een mariene facies. Er zijn inmiddels wel diverse andere methoden ontwikkeld om dramatische veranderingen vast te stellen, zoals de verhouding tussen de koolstofisotopen C-12 en C-13, maar ook daarvoor is men vooral aangewezen op mariene sedimenten omdat organisch materiaal dat aan de atmosfeer is blootgesteld snel wordt geoxideerd tot gasvormige verbindingen die ontsnappen.

Waar de grens tussen Perm en Trias is onderzocht, blijkt dat vrijwel overal een plotselinge afname optreedt in de verhouding tussen C-13 en C-12 in organisch materiaal. Een lage verhouding bleef enkele miljoenen jaren bestaan, wat wordt toegeschreven aan een langzaam herstel van nieuwe leefgemeenschappen. Daaruit wordt afgeleid dat de omstandigheden lange tijd ongeschikt bleven voor uitbundig leven. De abrupte afname van de C-13/C-12 verhouding op de Perm/Trias-grens wordt door sommigen echter toegeschreven aan erosie, waardoor een geleidelijke afname niet meer zichtbaar is. Er blijven dus vragen bestaan.


Het Buchanan-Meer op het eiland
Axel Heiberg


Het Buchanan-Meer ligt in de Canadese
poolstreken op ca. 80 graden N.B


Het Sverdrup-Bekken, dat in het poolgebied van Canada ligt, heeft nu nieuwe informatie over de verhouding tussen de koolstofisotopen verschaft. Dat het bekken niet eerder nauwkeurig op deze isotopen werd onderzocht, is te wijten aan het feit dat men eerder meende dat er alleen Vroeg-Permische afzettingen aanwezig zijn. Nu blijkt echter dat er ook Midden- en Laat-Permische afzettingen voorkomen, evenals afzettingen uit de Trias. Dat betekent dat het bekken informatie kan geven over de ontwikkelingen op de Perm/Trias-grens.

Van het bekken zijn dikke Permische afzettingen bewaard gebleven, zowel van de randen als van het centrale deel van het bekken. Die afzettingen zijn nu onderzocht op de C-13/C-12 verhouding. Uit dat onderzoek blijkt dat de sedimentpakketten die werden afgezet aan de rand van het bekken, waar - naar kon worden vastgesteld - erosie is opgetreden, op de P/T-grens een abrupte afname van de verhouding optreedt, maar dat in de afzettingen uit het centrale deel (nu ontsloten bij het Buchanan-Meer), die daar dikker zijn dan elders in de wereld en die ook geen aanwijzingen geven voor onderbreking van de sedimentatie, de verhouding geleidelijk afneemt in een opeenvolging van ca. 3 m dik. In feite geven de diverse onderzochte secties aan dat de afname van de isotopenverhouding afhangt van de plaats in het bekken waar de sedimenten werden afgezet: hoe dichter naar de bekkenrand toe (en hoe meer er sprake is van daaruit voortvloeiende erosie), hoe abrupter de afname van de isotopenverhouding is.


Sectie langs het Buchanan-Meer
met de Perm/Trias-grens net boven
de bovenste persoon


Laat-Permische ondiepwater vuursteen
en Vroeg-Triassische schalies in de
wand van de Borupfjord


Hieruit zou kunnen worden geconcludeerd dat de leefomstandigheden op aarde aan het einde van het Perm geleidelijk slechter werden. Dat er tot nu toe werd uitgegaan van een plotselinge catastrofe, zou moeten worden geweten aan hiaten in de eerder onderzochte gesteenteopeenvolgingen. De massauitsterving op de P/T-grens was dus weliswaar de grootste die we kennen uit de aardgeschiedenis, maar hij lijkt minder abrupt te zijn opgetreden dan eerdere werd aangenomen.

Referenties:
  • Grasby, S.E. & Beauchamp, B., 2008. Intrabasin variability of the carbon-isotope record across the Permian-Triassic transition, Sverdrup Basin, Arctic Canada. Chemical Geology 253, p. 141-150.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Steve Grasby, Geological Survey of Canada, Calgary, Alta (Canada).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl