NGV-Geonieuws 171

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


September 2010, jaargang 12 nr. 6

Redactie: dr. W.M.L.(Willem) Schuurman

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 1066 Nieuw onderzoek naar het mysterie van de bewegende stenen
  • 1067 Menselijke voorouders slachtten dieren al 3,4 miljoen jaar geleden
  • 1068 Een nieuw ‘oudste dier’
  • 1069 Schrikvogel vocht als Mohammed Ali
  • 1070 Slachtoffers van Vesuvius in Pompeii stierven door hoge temperatuur
  • 1071 IJskern van bergtop moet meer inzicht geven in El Niño
  • 1072 Aardbeving leidde tot aardbevingen
  • 1073 Restant van primitieve aardmantel ontdekt
  • 1074 Zuurstofrijke atmosfeer ontstond in twee stappen
  • 1075 Zonnestelsel is fractie ouder
  • 1076 ‘Kat-krokodil’ uit Krijt had zoogdierachtig gebit
  • 1077 Zuurstofloze oceaan kende zuurstofrijke ‘oases’
  • 1078 Krimpende maan leidt tot opschuivingen
  • 1079 Holenbeer was te afhankelijk van zijn grot
  • 1080 Hyena-achtig dier werd kleiner tijdens wereldwijde opwarming
  • 1081 Een tropische fauna in het hoge noorden
  • 1082 Een dinosauriër met dubbele klauwen
  • 1083 Zee-ijs rond Anarctica groeit, maar hoe lang nog?
  • 1084 De Jonge Dryas: koud in het noorden, warm in het zuiden
  • 1085 Noord-Amerika groeide van onderen aan
  • 1086 Geen nanodiamantjes in Jonge Dryas, en ook geen inslag

    << Vorige uitgave: 170 | Volgende uitgave: 172 >>

1066 Nieuw onderzoek naar het mysterie van de bewegende stenen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Sommige op het oog simpele verschijnselen kunnen wetenschappers eindeloos bezighouden, zonder dat ze tot een verklaring van het verschijnsel komen. In de geologie is een van de wonderlijkste van zulke onbegrepen verschijnselen een drooggevallen meer in de heuvels rondom Death Valley. De vlakte is bedekt met een laag die ooit uit modder bestond, maar die in het droge klimaat al gauw veranderde in een vlakte vol krimpscheuren. Na een schaarse regenbui verdwijnen die, maar ze komen daarna uiteraard weer snel terug. Dat is niets bijzonders. Wel bijzonder is dat midden op de toch uitgestrekte vlakte stenen liggen. Misschien dat die ooit, door wat voor oorzaak dan ook, op de bodem van het meer terecht zijn gekomen, maar waarschijnlijk is dat niet: dan zouden ze immers deels in de modderige bodem zijn weggezakt. Ze komen dus waarschijnlijk van de omliggende steilwanden; daarop wijst ook hun samenstelling. Maar hoe komen ze dan zo ver van de bergwanden af? Een ding staat vast: ze zijn niet door mensen, noch door dieren naar hun huidige positie gebracht.


Een van de stenen met een (gebogen)
spoor erachter
(foto Cynthia Cheung).


Een veld vol met stenen en sporen
(foto Maggie McAdam).


En dan komt er een mysterieus aspect: het is duidelijk dat de stenen zelf hebben bewogen! Er zijn tal van sporen met een steen aan het eind. Soms lijkt het erop dat twee stenen min of meer gelijk en parallel aan elkaar over de vlakte zijn gegleden, soms zijn het geïsoleerde stenen die zo’n spoor hebben achtergelaten, maar er zijn ook sporen die elkaar kruisen. En om het nog merkwaardiger te maken: veel sporen vertonen bochten, soms na een lang recht stuk, en die bochten kunnen - ook in hetzelfde spoor - nu eens naar links en dan weer naar rechts lopen. En om het helemaal onbegrijpelijk te maken: hoewel de vlakte vrijwel horizontaal is, komen er uiterst geringe hellingen voor (in z’n totaliteit helt de vlakte ook: ongeveer 2,5 cm over z’n totale lengte van ruim 7 km), en de stenen blijken zich voor een groot deel zelfs hellingopwaarts te hebben bewogen.


LANDSAT false-colour opname van
de Racetrack Playa (wit, midden).

Het verschijnsel van deze stenen met sporen is al zo’n 70 jaar bekend, maar hoewel niemand er aan twijfelt dat de stenen op de een of andere manier over de vlakte hebben gegleden, is dat glijden zelf nog nooit waargenomen. Dat is overigens wel verklaarbaar, want de vlakte - Racetrack Playa (racebaan op de drooggevallen meerbodem) - is moeilijk bereikbaar: vanuit Death Valley heb je op z’n minst een stevige 4-wheel-drive auto nodig om er te kunnen komen. Bezoek is dan ook relatief schaars. Deze zomer is er echter weer een onderzoek gestart. Eerdere theorieën over het glijden (activiteit van dieren of mensen, aardbevingen, zwaartekracht) zijn namelijk allemaal onhoudbaar gebleken.


Het gaat om gewone stenen: hier een brok
dolomiet.


De stenen kunnen groot zijn; dit exemplaar is
ca. 25 cm
(foto Maggie McAdam).


Ook tijdens dit onderzoek werd geen beweging van de stenen waargenomen, hoewel sommige stenen zich met zo’n grote snelheid moeten hebben voortbewogen dat ze zich aan het eind van hun spoor in de grond hebben geploegd. Het gebrek aan waarnemingen kan niet komen doordat de stenen alleen ‘s nachts hebben bewogen, want de positie van de stenen werd gedurende het onderzoek nauwkeurig aangegeven, en de sporen werden in detail gefotografeerd en gedocumenteerd. Kennelijk gaat het dus bij het bewegen om een proces dat slechts zelden plaatsvindt. Maar ook weer niet extreem zelden: een andere onderzoeksgroep had drie maanden eerder sommige van de toen bestaande sporen met pinnen gemerkt. Zo kon worden vastgesteld dat sommige stenen in de drie afgelopen manden opnieuw gegleden hadden.


De meeste sporen blijken bij meting iets
opwaarts te lopen ...
(foto Leva McIntire).


Aan het eind van het spoor lijken de stenen
zich soms in de grond te hebben ingeploegd
(foto Cynthia Cheung).


De meest ‘exotische’ mogelijkheden (aardmagnetisische invloed, straling) werden daarom via metingen onderzocht, maar boden geen verklaring. Een steen op een verhoging begon evenmin te glijden. Wind van minder dan 250 km/uur kan zelfs op een beijsde bodem geen stenen van meer dan 300 kg verplaatsen, en zulke windsnelheden zijn daar nooit waargenomen.


De positie van een steen wordt nauwkeurig
aangegeven
(foto Leva McIntire)


De sporen worden geheel in kaart gebracht
(foto Mindy Krzykowski).


De onderzoekers vermoeden nu dat zich bij vorst ‘s nachts een ijsmassa rondom de onderkant van de stenen kan ontwikkelen. Die ‘ijskraag’ blijft bewaard als het overdag weer dooit, en de grond vol plassen komt te staan. De ‘ijskraag’ zou genoeg zijn om de stenen in zo’n plas te laten drijven, waarbij ze door de wind worden voortgeblazen. In het water smelt de ijskraag langzaam af, waardoor de steen dieper en dieper in het water komt te liggen, tot ze de grond raken en zo een spoor achterlaten.


Een van de sporen wordt in detail fotografisch vastgelegd
(foto Maggie McAdam).

.

Referenties:
  • Zubritsky, Z., 2010. The mysterious roving rocks of Racetrack Playa. NASA News 2010-08-11.

Foto’s: NASA/Goddart Space Flight Center

1067 Menselijke voorouders slachtten dieren al 3,4 miljoen jaar geleden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Ongeveer een miljoen jaar eerder dan tot nu toe bekend was, hebben onze voorouders dieren geslacht. Ze deden dat met primitieve stenen werktuigen. De sporen die deze werktuigen op de botten achterlieten, wijzen uit dat het onze voorouders zowel om het vlees als om het merg uit de botten ging. De ontdekking werd gedaan in het kader van het zogeheten Dikika Research Project, waarbij in het gebied van Afar (Ethiopië) naar de fossiele restanten van menselijke voorouders wordt gezocht. Twee daar opgegraven botten, één van een rund ter grootte van een geit en één van een niet determineerbaar hoefdier ter grootte van een koe, vertonen onmiskenbaar de sporen van slag- en schraapactiviteit met ruwe maar scherpe stenen. Deze sporen zijn vóór de fossilisatie gemaakt, en kunnen dus niet van recente datum zijn. De botten zijn via onder- en bovenliggende lagen van vulkanische as gedateerd als tussen 3,42 en 3,24 miljoen jaar oud; omdat ze veel dichter bij de onderste dan bij de bovenste aslaag werden gevonden, lijkt de onderzoekers een ouderdom van ongeveer 3,4 miljoen jaar het meest waarschijnlijk.


De beide botten tonen duidelijke sporen
van slagen met een ruw stenen voorwerp (MPS).

Deze datering houdt in dat de botten bewerkt zijn door tijdgenoten van ‘Lucy’, die lang als de oudst bekende menselijke voorouder fungeerde, maar die sinds kort is voorbijgestreefd door Kadanuumuu, die ca. 400.000 jaar eerder leefde (zie Geonieuws 1038). Zowel Lucy als Kadanauumuu behoorden tot de soort Australopithecus afarensis, waarvan tot nu toe niet bekend was dat die vlees aten. Dat dat ook toen al met jacht gepaard ging, is overigens onwaarschijnlijk; waarschijnlijk ging het om het slachten van eerder door andere roofdieren gedode of door een andere oorzaak gestorven dieren.


Detail van twee parallelle krassen op het bot van
een hoefdier (ASU).


Detail van een met steen gemaakte kras
op het bot van een rund (ASU).


Tot nu toe waren de oudst bekende ‘slagersactiviteiten’ bekend uit Bouri (ook in Ethiopië), waar botten zijn gevonden die ook duidelijk met stenen waren bewerkt; die botten dateren van zo’n 2,5 miljoen jaar geleden. Dat is iets jonger dan de oudst bekende stenen werktuigen, die bij Gona (jawel, ook in Ethiopië) zijn gevonden (zie Geonieuws 524). Noch bij Bouri, noch bij Gona zijn restanten van hominiden aangetroffen, maar dat is wel het geval geweest bij Hadar, een betrekkelijk nabije locatie waar een bovenkaak van een vroege hominide is gevonden in afzettingen van 2,4 miljoen jaar oud. De meeste anthropologen denken dat stenen werktuigen voor het eerst (en uitsluitend) werden vervaardigd en gebruikt door individuen die tot een vroege soort van het geslacht Homo behoorden, al zijn er duidelijke aanwijzingen dat ook chimpansees dat deden, en mogelijk zelfs al eerder dan de mens (zie Geonieuws 790).


De botten werden gevonden in het Andedo-dal (MPS).


De heuvel tegen de helling waarvan
de botten werden aangetroffen (ASU).


De locatie waar de nu gevonden bewerkte botten zijn gevonden ligt tegen een heuvel aan in een natuurlijk afwateringsdal (het Andedo-dal), niet ver van de plaats waar eerder 3,3 miljoen jaar oude restanten werden gevonden van een meisje dat ook tot Australopithecus afarensis heeft behoord. Omdat alle gevonden menselijke restanten uit dit deel van Afrika uit deze periode tot A. afarensis behoren, is het zeer waarschijnlijk dat de ‘slagersactiviteiten’ ook door individuen van deze soort zijn uitgevoerd.

Referenties:
  • McPherson, S.P., Alemseged, Z., Marean, C.W., Wynn, J.G., Reed, D., Geraads, D., Bobe, R. & Béarat, H.A., 2010. Evidence for stone-tool-assisted consumption of animal tissues before 3.39 million years ago at Dikika, Ethiopia. Nature 466, p. 861-864.

Foto’s: Arizona State University (ASU), Tempe, AZ (Verenigde Staten van Amerika); en Max Planck Society (MPS), München (Duitsland).

1068 Een nieuw ‘oudste dier’
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De vondst van het (tot dan toe) oudste fossiel uit kan altijd rekenen op veel belangstelling. De vondst van het oudste fossiel van een dier is extra bijzonder, ook al wordt het ‘record’ regelmatig verbeterd (zie bijv. Geonieuws 815 en 921). De meest recente ‘recordverbetering’ is om diverse redenen ook van groot belang voor het beeld dat we hebben van het begin van het dierlijke leven op aarde. De recente vondst betreft namelijk niet een minuscuul klein diertje, maar een dier dat al behoorlijk uit de kluiten was gewassen. Bovendien zijn er tal van individuen gevonden, waarvan de 3-D structuur ook goed bewaard is gebleven doordat ze ingesloten zaten in stromatolieten. Maar misschien wel het meest bijzondere is dat deze fossielen al een kalkig uitwendig skelet hadden.

De dieren moeten zo’n 650 miljoen jaar geleden hebben geleefd in een rifachtig milieu in een ondiepe zee op de plaats van het huidige zuidelijke Australië. De precieze ouderdom is niet bekend, maar ze komen uit een pakket onder een keileem (tilliet) laag waarvan de ouderdom bekend is: 635 miljoen jaar. Dat betekent dat het vorige record van het oudste dierlijke leven met een uitwendig skelet (twee exemplaren van een langwerpig bekervormig diertje dat Namacalathus werd gedoopt) dat 550 miljoen jaar geleden leefde, met tientallen miljoenen jaren is ‘verbeterd’.


Overzicht over de Trezona-Formatie waarin
de ?sponzen werden gevonden.


De stromatoliet waarin de ?sponzen werden
aangetroffen


Interessant in dit verband is dat er wel oudere dieren dan Namacalathus bekend zijn (de zogeheten Ediacara fauna), maar er is nog steeds discussie of deze fossielen tot de dieren gerekend kunnen worden. Het waren in ieder geval geen planten, en volgens sommige paleontologen vertegenwoordigt de aan het begin van het Cambrium uitgestorven ‘Ediacara fauna’ organismen die noch tot het plantenrijk, noch tot het dierenrijk gerekend kunnen worden; het zou volgens hen een apart rijk zijn geweest, maar ook dat staat momenteel sterk ter discussie (zie Geonieuws 706). Hoe het ook zij, de Ediacara fauna - waarnaar de periode Ediacaran (577-542 miljoen jaar geleden) is vernoemd - bestond niet alleen uit individuen zonder skelet, maar is ook aanzienlijk jonger dan de nu aangetroffen dierlijke fossielen.

De tilliet boven de Trezona Formatie waarin de nu gevonden fossielen zijn aangetroffen, werd gevormd gedurende een periode (het Cryogenian) waarin een aantal zeer koude ijstijden voorkomen. Sommige van deze ijstijden waren zo koud dat volgens diverse onderzoekers de aarde geheel met ijs bedekt moet zijn geweest (‘Snowball Earth’). Andere onderzoekers zetten daar vraagtekens bij, en weer anderen menen dat het weliswaar zeer strenge ijstijden moeten zijn geweest (veel kouder dan in het Pleistoceen), maar dat er geen sprake van kan zijn dat de hele aarde, inclusief de tropische zeeën met ijs bedekt was. Van deze ijstijden was de Marinoïsche glaciatie de laatste. Het voorkomen van de fossielen onder de Marinoïsche tilliet betekent dat zich al redelijk ontwikkeld meercellig leven had ontwikkeld voor die laatste extreme ijstijd, en het is ook niet uitgesloten (in feite is het zelfs zeer waarschijnlijk) dat dit leven (of vergelijkbare levensvormen) die barre omstandigheden heeft overleefd. Het is immers moeilijk voor te stellen dat zich eerst ‘normaal’ meercellig leven ontwikkelde, dat dit leven verdween tijdens het Marinoan, dat vervolgens een geheel ander type van leven zich ontwikkelde gedurende het daarop volgende Ediacaran, en dat dit merkwaardige leven uitstierf rond de grens Precambrium/Cambrium en weer werd vervangen door levensvormen zoals die ook voor het Marinoan hadden bestaan.

De fossielen werden aanvankelijk niet door de onderzoekers als zodanig herkend; ze konden er ook nauwelijks rekening mee hebben gehouden! Bij nadere bestudering van sommige handstukken van kalksteen bleek het echter wel degelijk om schelpachtige, uit calciet bestaande fossielfragmenten te gaan, en sommige stenen zaten er zelfs vol mee. Het bleek onmogelijk om fragmenten uit de kalksteen te isoleren (beide bestonden immers voornamelijk uit calciet). Vanwege deze vrijwel identieke samenstelling kon er ook met röntgenopnames geen goed beeld van worden verkregen. Daarom werd voor de analyse gebruik gemaakt van een nieuwe techniek, die recent ook werd toegepast bij de reconstructie van het silurische ‘ding’, Drakozoon (zie Geonieuws 1060). Van een fragment in een handstuk werden steeds plakjes van ca. een twintigste millimeter afgeschaafd, waarna het oppervlak werd gepolijst en gefotografeerd. Zo kregen de onderzoekers ongeveer 500 foto’s die elk de doorsnede op een bepaalde diepte weergaven. Die foto’s werden met een computerprogramma omgewerkt tot een 3-D afbeelding.


Handstuk met de (roodgekleurde)
fossielfragmenten.


Gepolijst vlak van de kalksteen met diverse
fossielresten; de ?spons is blauwgekleurd.




Verschillende foto-opnames en daaruit gereconstrueerde beelden.

Op basis van de gefotografeerde 2-D vlakken hadden de onderzoekers verwacht dat de fossielen exemplaren van Namacalathus zouden zijn. Het 3-D beeld toonde echter iets heel anders: een onregelmatig gevormd fossiel van centimetergrootte, met een netwerk van inwendige kanaaltjes. Dat is het beeld dat past bij een primitieve spons. Sponzen krijgen hun voedsel door water door lichaamskanaaltjes te laten stromen en daar hun voedsel uit te filteren. Dat past dus prima in het door de computer vervaardigde 3-D plaatje. Omdat de oudst bekende sponzen dateren van 520 miljoen jaar geleden (Cambrium), plaatsen de onderzoekers bij hun ‘determinatie’ overigens nog wel vraagtekens. Dat is waarschijnlijk ook de reden dat ze het diertje nog geen naam hebben gegeven. Dat het diertje een spons zou kunnen zijn, is overigens niet verwonderlijk: om diverse redenen wordt al enige tijd aangenomen dat sponzen de eerste dieren op aarde geweest moeten zijn (zie ook Geonieuws 1063).




Het uiteindelijke 3-D computerbeeld
van de ?spons.


Opname van een sectie in de Trezona-Formatie.


Referenties:
  • Adam C. Maloof, Catherine V. Rose, Robert Beach, Bradley M. Samuels, Claire C. Calmet, Douglas H. Erwin, Gerald R. Poirier, Nan Yao, Frederik J. Simons, 2010. Possible animal-body fossils in pre-Marinoan limestones from South Australia. Nature Geoscience 3, doi:10.1038/ngeo934.

Foto’s (Adam Maloof): Princeton University.

1069 Schrikvogel vocht als Mohammed Ali
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De schrikvogels (Phorusrhacidae), die tussen 60-2 miljoen jaar geleden leefden in Zuid-Amerika en die koppen zo groot hadden als een paardenhoofd (zie Geonieuws 746), werden door diverse geslachten (met in totaal 18 bekende soorten) vertegenwoordigd. Ze konden volgens de huidige inzichten niet vliegen, maar waren op de grond angstaanjagende rovers. Een van de soorten was Adalgalornis steulleti, die een vechtstijl lijkt te hebben gehanteerd die in veel opzichten doet denken aan die van de vroegere wereldkampioen boksen in het zwaargewicht, Mohammed Ali (Cassius Clay).

Met zijn enorme omvang (ca. 1,4 m hoog en 40 kg zwaar) stak Adalgalornis ver boven de meeste van zijn prooidieren uit. Daardoor kon hij ze met zijn zeer grote, havikachtige snavel van ca. 37 cm lengte van boven aanvallen. Dankzij zijn enorme, zeer stevige schedel kon hij daarbij grote kracht uitoefenen. Hij viel aan door zijn snavel als een bijl op zijn prooi te laten neerkomen, aanvallend zodra hij daartoe de kans zag, en zich dan weer even terugtrekkend om een nieuw moment af te wachten waarop hij kon toeslaan.


De fossiele schedel van Adalgalornis steulleti,
vergeleken met de schedel van de steenarend
(Aquila chrysaetos).


Andalgalornis bij een aanval op zijn prooi
(illustratie Marcos Cenizo).


De schrikvogels hebben geen nauwe verwanten meer onder de nu levende vogelsoorten. Daardoor is hun leefwijze tot nu toe vrijwel onbekend gebleven. Door de fossiele schedel van een exemplaar van A. steulleti te scannen (om zo de inwendige opbouw te bepalen) en de gegevens daarvan te evalueren met moderne ingenieurstechnieken, konden onderzoekers nu de vorm, functie en jachtmethode van deze vogel ontrafelen. Het was de meest uitgebreide biomechanische analyse van een schrikvogel die ooit is uitgevoerd. Deze studie was in de eerste plaats opgezet om de rol te bepalen die de schrikvogels in het ecosysteem van destijds speelden. In het geval van A. steulleti is dat ongeveer 6 miljoen jaar geleden.

Uit de scans bleek dat deze schrikvogel, in afwijking van alle moderne vogels, een extreem onbuigzame schedel had. Normaal zijn vogelschedels behoorlijk flexibel, met veel bewegingsvrijheid tussen de afzonderlijke schedelbeenderen. Dit resulteert in een relatief lichte constructie, die op zijn beurt het vliegen bevordert. De mobiele elementen bleken bij Andalgalornis echter juist rigide zones te vormen. Merkwaardig genoeg was de ontzagwekkende snavel echter juist gedeeltelijk hol.

Op basis van de scans kon een gedetailleerd 3-D computer model van de schedel worden gemaakt. Dat vergeleken de onderzoekers met soortgelijke modellen van de arend en een seriema (een kraanvogelachtige, de nauwste – hoewel zeer verre - levende verwant van de schrikvogels). Op basis hiervan werd met een zogeheten eindige-elementenanalyse de biomechanica vergeleken van een neerwaarts gerichte beet, het terugtrekken van de nek, en het schudden van de kop; deze handelingen vertegenwoordigen respectievelijk een poging de prooi dood te bijten, het aan stukken scheuren van de prooi, en het heen en weer schudden van een nog spartelende prooi. Met deze analyse kon worden vastgesteld waar en wanneer grote krachten op delen van de schedel en snavel werden uitgeoefend.

De schedel bleek, hoewel verticaal zeer sterk, van zijkant tot zijkant namelijk veel minder sterk. Daardoor liep de vogel gevaar zijn snavel te breken als hij te heftig met een spartelende prooi vocht. Hij moet daarom steeds, net als Mohammed Ali, korte aanvallen hebben geplaatst om zijn prooi op die manier te verwonden en te verzwakken. Als de prooi eenmaal gedood was, kon Andalgalornis zijn stevige nek krachtig recht achterover trekken terwijl hij de prooi met zijn snavel vasthield. Zo werd de prooi in stukken gereten.




Computerreconstructie van de
schedel in linker zijaanzicht.


Computerreconstructie van de schedel in
vooraanzicht.


Referenties:
  • Degrange, F.J., Tambussi, C.P., Moreno, K., Witmer, L.M. & Wroe, S., 2010. Mechanical analysis of feeding behavior in the extinct “Terror Bird” Andalgalornis steulleti (Gruiformes: Phorusrhacidae). PLoS ONE 5 (8), e11856, doi:10.1371/journal.pone.0011856

Illustraties: National Science Foundation, Washington (Verenigde Staten van Amerika).

1070 Slachtoffers van Vesuvius in Pompeii stierven door hoge temperatuur
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Toen de door vulkanische as bedolven Romeinse stad Pompeii aan de voet van de Vesuvius in 1599 weer (voor een stukje) werd blootgelegd, begonnen direct speculaties over de vraag waarom de inwoners niet waren gevlucht bij het begin van de uitbarsting. Zelfs bij een heftige uitbarsting zoals die van 24 augustus van het jaar 79 n.Chr. duurt het immers geruime tijd voordat er een dikke aslaag is gevormd. De bewoners waren kennelijk verrast, getuige de talrijke holtes die naderhand in de as werden ontdekt, en die bij bestudering (onder meer aan de hand van gipsafgietsels, bleken te zijn gevormd rondom de lichamen van mensen (en dieren). Hoewel sommige afgietsels mensen tonen die in wanhoop hun armen uitstrekten, wijst de houding van de meeste lichamen erop dat de mensen volledig verrast waren en stierven voordat ze er erg in hadden.


Computersimulatie van de verspreiding en overdruk van een gloedwolk
zoals die Pompeii trof. Bij het begin is de snelheid 50-100 m/s,
de hoogte (dikte) 30-130 m, en de dichheid 2-50 kg/m3.


Karakteristieke lichaamshoudingen
van de slachtoffers in Pompeii.


Slachtoffers uit Pompeii en Oplontis van de gloedwolk.


Aanvankelijk werd aangenomen dat de mensen in Pompeii (net als in de ook getroffen plaats Oplontis) waren omgekomen door het inademen van giftige of anderszins verstikkende gassen. Die hypothese was in hoge mate gestoeld op de beschrijving van een getuige van de ramp: de later beroemde maar toen pas 17-jarige Romeinse schrijver Plinius de Jongere (hij beschreef de ramp overigens pas 25 jaar later). Hij zag de twee dagen durende uitbarsting van de andere kant van de Golf van Napels, en beweerde dat zijn oom in Pompeii was omgekomen in een wolk van as en gassen die hem de adem hadden ontnomen. De mensen zouden volgens deze theorie door de gifgassen zijn verrast voordat ze konden ontkomen.

Pas enkele jaren geleden werd vastgesteld (zie Geonieuws 377) dat er niet alleen sprake was geweest van lavastromen (die overigens niet bijdroegen aan de ondergang van Pompeii, maar die wel Herculaneum bedolven) en heftige asregens, maar dat er ook modderstromen waren opgetreden. Uit het recente nieuws over modderstromen in China en India weet iedereen nu maar al te goed dat die met grote snelheid kunnen voortbewegen, en dat ze vaak zo breed zijn dat er geen ontkomen aan is. Dat leek op zijn minst voor sommige van de slachtoffers in Pompeii en Oplontis een goede verklaring te bieden.

Nu zijn er goede aanwijzingen dat een geheel ander - uit de vulkanologie overigens goed bekend - verschijnsel mede een rol moet hebben gespeeld. Het gaat daarbij om een zogeheten gloedwolk. Dat is een massa van zeer hete gassen die net door de vulkaan zijn uitgestoten, vermengd met zeer fijne asdeeltjes. Een dergelijke gloedwolk kan, omdat het onderste deel functioneert als een luchtkussen, met ontzagwekkende snelheid van een vulkaanhelling afrazen. Dat is volgens het nieuwe onderzoek gebeurd. Pompeii lag op de weg van deze gloedwolk. De mensen in Pompeii kwamen volgens dit onderzoek niet om vanwege de giftigheid van de gassen, en evenmin door gebrek aan adem (al kan dat mede een rol hebben gespeeld). Hun lichamen waren gewoonweg niet bestand tegen de extreem hoge temperatuur van de gloedwolk.

Ze komen tot deze conclusie op basis van onderzoek van ongeveer honderd skeletten waarvan ze de karakteristieken onderzochten, in combinatie met een simulatie van de zes uitbarstingen van de Vesuvius waarbij grote gaspluimen (en dus mogelijk ook gloedwolken) ontstonden. Bij het onderzoek van de skeletten bleek dat de kleur en microstructuur daarvan precies overeenkwamen met die van menselijke en dierlijke botten die ze in experimenten aan hoge temperaturen blootstelden, zodra die temperatuur was opgelopen tot 250-300 °C. Op basis van de simulaties zouden de inwoners van Pompeii het leven hebben verloren door de gloedwolk van de vierde uitbarsting.

Deze nieuwe aanwijzingen in de richting van een gloedwolk bij de ramp van Pompeii zijn van groot belang voor de recente situatie rondom de Vesuvius. Pompeii lag ca. 10 km van de Vesuvius af. Dat betekent dat Napels, dat ook op ca. 10 km afstand ligt, ook door een dergelijke gloedwolk zou kunnen worden getroffen. Echter, met een gloedwolk is geen rekening gehouden bij het opstellen van een rampenplan voor een eventuele uitbarsting. Het rampenplan gaat ervan uit dat de mensen uit een zone van zo’n 8 km rondom de vulkaan geëvacueerd zouden moeten worden en dat zou kunnen betekenen dat de 3 miljoen Napolitanen een nog nauwelijks onderkend gevaar lopen. Dat is des te erger omdat de uitbarstingen van de Vesuvius een ritme kennen van ruwweg 2000 jaar (zie Geonieuws 661).

Referenties:
  • Mastrolorenzo, G., Petrone, P., Pappalardo, L. & Guarino, F.M., 2010. Lethal thermal impact at periphery of pyroclastic surges: evidences at Pompeii. PLoS ONE 5 (6), e11127, doi:10.1371/journal.pone.0011127.

Foto’s uit het aangehaalde artikel.

1071 IJskern van bergtop moet meer inzicht geven in El Niño
Auteur: : A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Aan de rand van de top van een ruim 5 km hoge berg (de Punkak Jaya) in Indonesië hebben onderzoekers van diverse instellingen drie boringen door de ijskap ter plaatse gezet, waarvan twee tot op het harde gesteente. Er was volgens hen haast bij, want de ijsmassa op de bergtop zou snel kleiner worden; door hen gepresenteerde foto’s uit mei vorig jaar en mei dit jaar geven daarvan echter geen duidelijk beeld. Niettemin lijkt het verstandig dat de boringen zijn gezet, want de ijs velden van de Punkak Jaya zijn maar zo’n 1,7 km2 groot. Maar ze zouden voor het klimaatonderzoek van groot belang kunnen blijken: de onderzoekers hopen in de opgehaalde kernen een zodanig continue opeenvolging te vinden dat daaruit de fluctuaties van de El Niño Southern Oscillation (ENSO) te reconstrueren zijn.


De ijsmassa op de top in mei 2009.


De iets kleinere ijsmassa op de top in mei 2010.


De drie ijskernen zijn respectievelijk 30, 32 en 26m lang. Dat is weliswaar korter dan de kernen die de onderzoeksleider, Lonnie Thomson, gedurende zijn eerdere 57 expedities wist te bemachtigen, maar dat wil niet zeggen dat de ‘opgeslagen’ geschiedenis korter is. Dat hangt immers van de sneeuwval ter plaatse af. Zo omspande een ijskern van 50m die Thompson in 2000 uit het ijs van de Kilimanjaro haalde, een periode van maar liefst 11.700 jaar. Daarentegen was die periode slechts 500 jaar voor twee ijskernen van respectievelijk 189 en 195m die Thompson ophaalde uit het ijs op de top van de Hualcán, een berg in de Andes van Peru.

De isotopensamenstelling van de Indonesische ijskernen zal worden vergeleken met die van regenmonsters die de onderzoekers ter plaatse namen, op locaties vanaf de zeespiegel tot bovenop de bergtop. Dat materiaal kan dan, in combinatie met gegevens van 11 weerstations, worden gebruikt als een soort referentiemateriaal. De verhoudingen tussen de diverse zuurstof- en waterstofisotopen geven namelijk een beeld (geen absolute waarde!) van de vroegere temperatuur, terwijl de concentratie van diverse chemische elementen in het regenwater (en dus ook in het ijs) samenhangen met veranderingen in de atmosfeer. Zo wijst een relatief grote hoeveelheid stof in het ijs op een vermindering van de neerslag, terwijl andere elementen bijvoorbeeld kunnen wijzen op opgetreden bosbranden.

Het gaat de onderzoekers nu niet om de reconstructie van ENSO over zeer lange tijden, maar ze hopen wel enige tientallen jaren zeer nauwkeurig te kunnen reconstrueren. Daarbij zouden dateringen van de ijslaagjes kunnen helpen; die laagjes kunnen in principe worden gedateerd op basis van de concentratie van radioactieve stoffen, die samenhangen met de atmosferische kernproeven die vooral in het midden van de vorige eeuw plaatsvonden. Ook daarom was haast met deze boringen geboden: bij eerder onderzoek in de Himalaya bleken laagjes met verhoogde radioactiviteit afwezig, wat wordt verklaard door het niet langer verticaal aangroeien van de ijsmassa, maar juist het afsmelten van het oppervlak.

Niet iedereen blijkt overigens gelukkig met dit klimaat gerelateerde onderzoek. Locale stammen hebben geprobeerd de ijskernen te vernietigen, omdat ze menen dat de ijsmassa’s de schedels zijn van hun goden. Ze meenden dat door het boren in die schedel de herinnering van hun goden zou worden gestolen. Na langdurig overleg met 100 stamleden kreeg het onderzoeksteam uiteindelijk echter toch toestemming om de ijskernen mee te nemen.






Het basiskamp lijkt te verdwijnen tegen het
decor van de bergen.


Hier geldt werkelijk: the sky is the limit.



Transport kon alleen per helicopter plaatsvinden.


Onderzoeksleider Lonnie Thompson
(foto Thomas Nash).


Referenties:
  • Holland, E., 2010. Indonesian ice field may be gone in a matter of years, core may contain secrets of Pacific El Niño events. Research (Ohio State University Research Communications), 4 pp.

Foto’s (Lonnie Thompson): Ohio State University, Columbus, OH (Verenigde Staten van Amerika).

1072 Aardbeving leidde tot aardbevingen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Op 29 september vorig jaar trad een aardbeving op met een kracht van 8,1 in de Stille Oceaan. Een van de gevolgen was een tsoenami (met golfhoogtes van plaatselijk zo’n 17m), die 149 slachtoffers maakte op Samoa, 34 op Amerikaans Samoa en 9 op Niuatoputapa, een van de noordelijke eilanden van Tonga. Nadere bestudering van de seismogrammen die de aardbeving hebben geregistreerd wijzen nu op een bijzonder verschijnsel: het ging niet om één aardbeving, maar om drie. De twee iets latere aardbevingen hadden beide een kracht van 7,8 en hun epicentrum lag niet ver af van het epicentrum van de eerste aardbeving (zie het kaartje, waarop de epicentra met een sterretje zijn aangegeven). De drie bevingen vonden alle op 14-18 km diepte plaats. De oorspronkelijke beving duurde 60 seconden; de tweede begon 49-89 seconden na het begin van de eerste beving, de derde na 90-130 seconden.


Kaart van het aardbevingsgebied met locaties
(sterren) van de epicentra. De grenzen tussen
de lithosfeerschollen zijn met stippellijnen aangegeven
(illustratie Keith Koper, University of Utah).


De uitbreiding van de tsoenami in de uren na de bevingen
(illustratie National Oceanic and Atmospheric Administration).

Dat zich enkele aardschokken kort na elkaar voordoen, is niet uitzonderlijk; het gaat daarbij dan om een ‘hoofdschok’ en een of meer naschokken. Dat was hier echter niet het geval: het ging om afzonderlijke aardbevingen. Toch waren de drie bevingen wel aan elkaar gerelateerd: de laatste twee moeten een gevolg zijn geweest van de eerste. Ook een dergelijk verband is niet onbekend, maar in dit geval was het verband juist omgekeerd van eerdere situaties. Wat wel vaker voorkomt is namelijk dat een aardbeving optreedt onder een trog waar de ene lithosfeerschol als gevolg van continentverschuiving wegduikt onder een andere schol, waarna de daarbij optredende krachten kunnen leiden tot nieuwe aardbevingen elders in de wegduikende schol. Bij de bevingen van 29 september 2009 trad echter juist de eerste (en grootste) aardbeving op op een plaats waarvan het epicentrum ver van de subductiezone was verwijderd, terwijl de twee volgende (ook grote maar toch iets minder zware) schokken optraden op plaatsen waarvan de epicentra in de subductiezone lagen.

Deze uitzonderlijke gebeurtenis kon worden gereconstrueerd doordat het seismogram, waarin de trillingen van de drie bevingen uiteraard op elkaar gesuperponeerd zijn, een aantal verschijnselen vertoonde die niet met één aardbeving konden worden verklaard. Evenmin kon het patroon van de tsoenami worden verklaard op basis van één beving. Om deze onduidelijkheden te kunnen verklaren, werd het seismogram maandenlang bestudeerd. Daarbij bleek ook dat de talrijke veel kleinere naschokken niet optraden op de plaats van de hoofdschok zelf, wat zeer ongewoon is. Het idee van diverse afzonderlijkje schokken op verschillende plaatsen, kort na elkaar, werd gelanceerd op een wetenschappelijke bijeenkomst in december. Met die theorie in het achterhoofd werden de seismogrammen opnieuw bekeken, waarbij het modelleren van de golven een passende oplossing bleek te bieden als er drie bevingen hadden plaatsgevonden.

Ook is duidelijk geworden dat de eerste beving optrad toen een deel van de Pacifische schol afbrak bij het wegduiken onder de Tongaschol. Dat moet een gevolg zijn geweest van een te scherpe ombuiging van de wegduikende schol, niet van de wrijving met de bovenliggende schol. Er zijn drie eerdere gevallen bekend waarbij een dergelijk afbreken een grote aardbeving veroorzaakte: in 1933 bij Sanriku (Japan), in 1977 bij Soemba, en in 2007 bij de Koerillen.





Onderzoeker Keith Koper bij het seismogram
(foto Remi Barron, University of Utah).


Schade op Amerikaans Samoa na de tsoenami
(foto Flickr).


Referenties:
  • Lay, T., Ammon, Ch.J., Kanamori, H., Rivera, L., Koper, K.D. & Hutko , A.R., 2010. The 2009 Samoa–Tonga great earthquake triggered doublet. Nature 466, p. 964-968.

1073 Restant van primitieve aardmantel ontdekt
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De aardmantel bestaat uit een aantal gebiedendie elk een eigen chemische samenstelling hebben. Die samenstelling hangt grotendeels af van de samenstelling van stukken aardkorst die bij subductie weer in de aardmantel terecht zijn gekomen. Op Baffin Island, in het noorden van Canada, hebben onderzoekers van vulkanische gesteenten geochemische aanwijzingen gevonden voor de aanwezigheid, onder de aangetroffen vulkanieten, van een groot stuk aardmantel dat deel moet hebben uitgemaakt van de aardmantel toen die nog zeer jong was. Dit materiaal lijkt ‘zonder kleerscheuren’ de miljarden jaren te hebben overleefd die sindsdien zijn verlopen, en die alle andere gesteenten van zo’n hoge ouderdom sterk hebben veranderd (bijv. door metamorfose en/of opsmelting). Daarom kunnen deze gesteenten het inzicht verbeteren in de vroege geochemische ontwikkeling van de aarde.



Locatie van Baffin Island.



Landsat-opname van Baffin Island (foto NASA).

De gesteenten uit het ‘mantelreservoir’ dateren van slechts enkele tientallen miljoenen jaren na de vorming van de aarde door het samenklonteren van puin in het nog jonge zonnestelsel. Daarom weerspiegelt de samenstelling van deze gesteenten de aardmantel kort na zijn ontstaan, weliswaar na de differentiatie tussen aardkern en aardmantel, maar nog voor de aardkorst 4,5 miljard jaar geleden ontstond. Dat is van belang omdat, sinds het ontstaan van de schollentektoniek, de mantel wordt ‘verontreinigd’ met diep weggezonken resten uit de korst. De primitieve mantel moet als de uiteindelijke bron van al het magma worden beschouwd, en is daarom - zij het vaak via talrijke tussenstappen - de leverancier van het materiaal waaruit alle hedendaagse gesteenten zijn opgebouwd.

Onderzoekers kwamen het stokoude reservoir op het spoor omdat eerdere studies van vulkanische gesteenten een ongewone verhouding vertoonden tussen de isotopen helium-3 en helium-4. 3H komt zeer weinig voor in gesteenten, omdat deze isotoop van het edelgas helium al in een ver geologisch verleden vrijwel geheel bij vulkanische uitbarstingen als gas naar het wereldruim is ontsnapt. 4 H wordt daarentegen op aarde steeds aangevuld doordat het ontstaat bij radioactief verval van uranium en thorium. Het hoge gehalte aan 3H in de lava’s van Baffin Island kon daarom alleen goed verklaard worden als de lava afkomstig zou zijn uit een magmareservoir waaruit vroeger geen gassen waren ontsnapt, wat inhoudt dat dat reservoir nooit blootgesteld mag zijn geweest aan de uitgebreide differentiatie waaraan het overgrote deel van de aardmantel heeft meegedaan. Dat de lava inderdaad uit zo’n oud reservoir afkomstig was, bleek uit de analyse van de loodisotopen in de lava. Die gaven aan dat het reservoirgesteente 4,55-4,45 miljard jaar oud moet zijn.

Veelal wordt aangenomen dat de chemische samenstelling van de aardmantel, voordat continentale korst werd gevormd, gelijk was aan die van chondrieten (steenmeteorieten), maar daarna veranderde doordat de continentale korst die uit oorspronkelijk mantelmateriaal bestaat, daaruit sommige (lichte) elementen meer aantrok dan (veelal zwaardere) andere chemische elementen. De nieuwe bevindingen kloppen niet met dat idee: de aardmantel was al armer aan bepaalde chemische elementen die chondrieten nog wel in hogere concentraties bevatten. Dat wijst erop dat er al extreem vroeg in de aardgeschiedenis differentiatie optrad, of dat de aarde ontstond uit materialen die al aan bepaalde elementen waren verarmd. De onderzoekers achten de eerste mogelijkheid het meest waarschijnlijk. Uit de vroege ‘magma-oceaan’ ontstond een korst die voorafging aan de huidige aardkorst. Die vroege aardkorst was nog rijk aan ijzer, en daardoor zwaar, zodat die later, door subductie, makkelijk in de aardmantel wegzonk. Ondanks de hoge druk op grote diepte is een deel van dit weggezonken materiaal misschien vloeibaar geworden en gebleven. Daarop wijzen ook seismologische onderzoeken die aangeven dat in de diepe aardmantel gebieden onder Afrika en onder het zuidelijk deel van de Stille Oceaan. voorkomen die nog gesmolten zijn, en mogelijk verschillend van andere delen van de aardmantel.



Baffin Island bestaat uit gletsjerijs en wat kale rotsen
(foto Ansgar Walk).


De noordoostkust van Baffin Island
(foto Donn Francis, McGill University,
Montreal, Canada).


Referenties:
  • Jackson, M.G., Carlson, R.W., Kurz, M.D., Kempton, P.D., Francis, D. & Blusztajn, J., 2010. Evidence for the survival of the oldest terrestrial mantle reservoir. Nature 466, p. 857-860.

1074 Zuurstofrijke atmosfeer ontstond in twee stappen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie !

Zo’n 2,3-2,5 miljard jaar geleden veranderde de aardatmosfeer dramatisch (zie ook Geonieuws 428 en 751): aanvankelijk bestaand uit koolzuurgas, stikstof and waterdamp, met sporen van methaan, ammonia, zwaveldioxide, waterstofsulfide en zoutzuur, werd de atmosfeer plotseling sterk zuurstofhoudend. Dat is althans de bestaande opvatting. Het ziet er nu echter naar uit dat de verandering van zuurstofarm naar zuurstofrijk verliep via een tussenstap.


Zuurstof ontbrak in de primitieve aardatmosfeer,
die bestond uit koolzuurgas, stikstof enaterdamp,
met sporen van methaan, ammonia, zwaveldioxide,
waterstofsulfide en zoutzuur.

De nieuwe opvatting is dat vulkanen zo’n vier miljard jaar geleden, toen zich een korst begon te vormen, tal van gassen uitspuwden. Zuurstof ontbrak, maar langzaam vormden zich (vrijwel zuurstofloze) oceanen door het condenseren van waterdamp (en misschien ook vanwege smeltend ijs van ingevangen kometen). De oceanen bevatten onder meer veel ijzer, dat daarin terechtkwam door onderzeese hete bronnen en vulkanen. In de ondiepe oceanen kwamen cyanobacteriën tot leven; ze hebben geen zuurstof nodig, maar ze kunnen hun energie ontlenen aan fotosynthese en via een op stikstof berustend chemisch proces. De cyanobacteriën produceerden zuurstof, dat langzaam in de ondiepe zeeën en in de atmosfeer doordrong. Ongeveer 2,3-2,5 miljard jaar geleden veranderde het zuurstofgehalte plotseling; men spreekt daarom wel van de Grote Oxidatie-gebeurtenis. De oxidatie van de atmosfeer (waarin zich nog geen organismen bevonden) en de zeeën leidde tot het verdwijnen uit zee van een groot deel van de organismen die daar leefden onder zuurstofarme of zuurstofloze omstandigheden; sommigen vonden een toevlucht in de diepe oceanen. De oxidatie van de oceanen leidde ook tot het ontstaan van organismen die hun energie juist verkregen via omzetting van zuurstof in kooldioxide.


De zogeheten ‘banded iron formations’ bestaan uit
afwisselende laagjes van ijzeroxiden (grijs) en
ijzerrijk jaspis (rood).

Ongeveer tegelijkertijd ontstonden in veel oceanen de zogeheten ‘banded iron formations’, dikke pakketten die bestaan uit afwisselende laagjes van jaspis en ijzeroxiden. Dat duurde van ongeveer 3 tot ca. 1,8 miljard jaar geleden; later zouden zulke gesteenten nooit meer worden gevormd. De vorming van deze gesteenten wordt verklaard doordat het ijzer zich verbond met de in de oceaan vrijkomende zuurstof. Het zou vanaf het einde van die periode nog zo’n twee miljard jaar duren voordat in zee meercellig leven ontstond., oorspronkelijk in de vorm van de nog steeds mysterieuze Ediacara-fauna (zie o.a. Geonieuws 369, 495, 591, 968 en 1007), hoewel er recent ook oudere ‘gewone’ meercellige dieren zijn gevonden (zie Geonieuws 1063). Dat optreden zou samenhangen met de inmiddels hoog genoeg geworden concentratie van zuurstof in zee om meercellig leven toe te staan.

De bovenstaande verklaringen laten echter nog veel vragen onbeantwoord: waarom nam het zuurstofgehalte in de atmosfeer en oceaan zo’n 2,5 miljard jaar geleden zo plotseling toe? En hoeveel zuurstof was er toen inmiddels vrijgekomen? En waarom bestaan de dikke banded iron formaties uit zulke dunne, steeds afwisselende laagjes? En waarom duurde het toen nog zolang voordat meercellig leven ontstond? Op die vragen lijken geochemische gegevens - hoe schaars ook nog - antwoord te kunnen geven: het ijzer zou niet door zuurstof maar door zwavel uit het oceaanwater zijn verwijderd. De door cyanobacteriën geproduceerde zuurstof zou de verwering van de continentale gesteenten sterk hebben doen toenemen. Daardoor kwam er, via rivieren, in korte tijd veel zwavel in de vorm van sulfaten in de oceanen terecht. Zwavelreducerende bacteriën zetten die sulfaten weer om in zwavel, dat zich voor een deel met ijzer verbond (pyriet) en neersloeg, maar er bleven nog veel sulfiden achter omdat er onvoldoende zuurstof voor oxidatie aanwezig was.

In een tweede, veel later stadium, was het zuurstofgehalte voldoende hoog opgelopen om de giftige sulfiden in de oceanen om te zetten in minder schadelijke sulfaten. Toen pas konden zich de meercelligen gaan ontwikkelen. Dat gebeurde overigens niet overal tegelijk: de zwavelverbindingen afkomstig van het continent concentreerden zich aanvankelijk in een smalle zone, en ook in verticale richting bleef het zeewater lange tijd verschillende samenstellingen behouden.

Deze nieuwe verklaring beantwoordt inderdaad enkele vragen die nog onbeantwoord waren, maar werpt op zijn beurt ook weer vragen op, bijv. met betrekking tot de vorming van de banded iron formations. We zullen er dus nog wel meer over gaan horen.


De oceanen bestonden in het begin uit gebieden met sterk
verschillende chemische karakteristieken.

.

Referenties:
  • Fike, D., 2010. Earth’s redox revolution. Nature Geoscience 3, 453-454.

Foto’s: Universiteit van Washington, St. Louis (Verenigde Staten van Amerika).

1075 Zonnestelsel is fractie ouder
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

Bijna alle ‘absolute’ ouderdomsbepalingen zijn gebaseerd op het natuurlijk verval van radioactieve isotopen. In sommige gevallen is de zogeheten halfwaardetijd (dat is de tijd waarin de helft van een bepaald isotoop vervalt; gedurende de daaropvolgende periode van gelijke duur vervalt de helft van de overgebleven helft, enz.) extreem kort - soms maar een fractie van een seconde - maar in andere gevallen is die halfwaardetijd soms extreem lang (miljarden jaren, bijv. bij uranium-238). Dat impliceert dat metingen van de radiometrische ouderdom in sterke mate afhangen van de nauwkeurigheid van de meetapparatuur. En die apparatuur wordt steeds beter, waardoor ook ouderdomsbepalingen steeds nauwkeuriger worden.

Dat geldt ook voor de bepaling van de ouderdom van ons zonnestelsel. Terwijl de ouderdom van de aarde juist iets naar beneden is bijgesteld (zie Geonieuws 1043), blijkt nu ons zonnestelsel juist een fractie ouder dan tot nu toe werd aangenomen. De term ‘fractie’ is uiteraard betrekkelijk: procentueel stelt het bijna niets voor (0,0066-0,0416%!), maar de nu bepaalde ouderdom van 4,5682 miljard jaar is toch nog altijd 0,3-1,9 miljoen jaar hoger dan tot nu toe gedacht. Het gevonden verschil lijkt minimaal, maar is astronomisch gezien zeer interessant omdat de meest belangrijke ontwikkelingen die het zonnestelsel vormden in ruwweg de eerste tien miljoen jaar plaatsvonden.

De ouderdom werd bepaald via de Pb-Pb dateringsmethode, die door onderzoekers van de Arizona State University werd losgelaten op een calcium- en aluminiumrijk insluitsel in een meteoriet (de NWA 2364) die in noordwest Afrika is gevonden. Dit soort insluitsels zijn volgens de huidige opvattingen de eerste vaste stoffen die gedurende de geboorte van ons zonnestelsel zijn ontstaan door condensatie van de steeds verder afkoelende protoplanetaire schijf.


De meteoriet NWA 2364 uit de woestijn van Marokko.


Insluitsel in de meteoriet NWA 2364.


Overigens heeft de nieuwe datering nog enkele consequenties. Zo ziet het ernaar uit dat bepaalde schijnbaar onverenigbare oudere dateringen begrijpelijk worden. Maar het lijkt wel nodig om soortgelijke dateringen met een extreem grote precisie bij een aantal meteorieten uit te voeren, want analyse van insluitsels in twee andere meteorieten (Allende en Efremowka) leverden eerder een geringere ouderdom op. Van belang kan daarbij zijn dat inmiddels is gebleken dat de verhouding tussen de diverse loodisotopen in meteorietinsluitsels niet altijd, zoals eerder werd aangenomen, gelijk is.

Uit de nu gevonden iets grotere ouderdom kan worden opgemaakt dat er in het zeer vroege zonnestelsel tweemaal zoveel van de ijzerisotoop Fe-60 aanwezig was als tot nu toe bekend. Dit kan volgens de onderzoekers alleen worden verklaard door een ‘injectie’ vanuit een supernova. Het optreden van die supernova (mogelijk enkele) zou het ontstaan van ons zonnestelsel in gang kunnen hebben gezet.



Vorming van een protoplaneet uit een protoplanetaire ring.



Onderzoekster Audrey Bouvier aan het werk
(foto Arizona State University).

.

Referenties:
  • Bouvier, A. & Wadhwa, M., 2010. The age of the solar system redefined by the oldest Pb-Pb age of a meteoritic inclusion. Nature Geoscience 3, doi:10.1038/ngeo941.

1076 ‘Kat-krokodil’ uit Krijt had zoogdierachtig gebit
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De vondst in de Rukwa rift valley (Tanzania) van de restanten van een merkwaardige krokodil geeft een beter inzicht in het beeld dat we hebben van het leven ten zuiden van de huidige Sahara zo’n honderd miljoen jaar geleden. Het opgegraven en uitgeprepareerde skelet behoorde toe aan een krokodil die geen angstaanjagende grootte had, maar die wel een goede jager moet zijn geweest en die zijn prooi stevig kon vasthouden met zijn tanden. Met zijn waarschijnlijk voor- en achterwaarts bewegende kaken kon hij zijn prooi gemakkelijk naar binnen werken.


Patrick O’Connor bestudeert de nog niet
uitgegraven restanten
(foto J.P. Cavigelli) (OU).


Opgraving in de Rukwa riftzone (NSF).


Al in 2008 vonden de onderzoekers een compleet skelet, en nu hebben ze restanten van nog eens zeven verschillende individuen verzameld. Ze hebben het dier Pakasuchus kapilimai genoemd. De geslachtsnaam is afgeleid van ‘Paka’ (in het Ki-Swahili het woord voor ‘kat’ - het dier had de grootte van een kat) en het Griekse woord ‘souchos’ (krokodil). De soortnaam is afgeleid van de inmiddels overleden Professor Saidi Kapilima van de Universiteit van Dar-es-Salaam, die een groot aandeel had in het onderzoek van het Rukwa Rift Bekken.


De schedel was maar zo’n 7 cm groot
(foto Patrick O’Connor) (OU).


Gedeeltelijk uit de zandsteen uitge-
prepareerde achterzijde van de schedel
(foto Patrick O’Connor) (NSF).


Uit het vele materiaal blijkt dat Pakasuchus niet, zoals andere krokodillen, zware huidplaten had; die waren er alleen op zijn staart. Hij was daardoor beter wendbaar en had ook slanke ledematen. Dat wijst erop dat het een landbewoner was. Het opvallendst zijn echter zijn tanden. Alle andere bekende levende en uitgestorven krokodillen hebben relatief eenvoudige, kegelvormige tanden waarmee ze hun prooi kunnen grijpen en in stukken scheuren; de vaak grote stukken vlees slikken ze vervolgens in. Daarentegen had Pakasuchus kiezen die afgerond waren om goed te kunnen kauwen; ze zijn gelijk aan de kiezen van vleesetende zoogdieren. Waarschijnlijk voedde de ‘kat-krokodil’ zich met insecten en andere kleine dieren

Pakasuchus heeft geen nauwe moderne verwanten. Hij behoorde tot de suborde van de Notosuchia, die nog in het Krijt zijn uitgestorven. Zo’n 110-80 miljoen jaar geleden (midden-Krijt) waren de Notosuchia echter zeer succesvol, vooral op het zuidelijk halfrond. Uit andere fossiele vondsten blijkt dat Pakasuchus leefde temidden van plantenetende sauropoden, vleesetende dinosauriërs, andere krokodillen, schildpadden en allerlei soorten vis. Van de vegetatie in het Rukwa Rift Bekken uit die tijd is veel minder bekend. Het gebied bestond waarschijnlijk uit een lage, dichtbegroeide riviervlakte met een rijke fauna.


De kaken bewogen tijdens het eten waarschijnlijk
voor- en achterwaarts over elkaar
(illustratie Zina Deretsky) (NSF).


Onderzoeker Saidi Kapillima (voor-
grond), naar wie de soort Pakasuchus
kapillimai
is vernoemd
(foto Patrick O’Connor) (NSF).




Reconstructie van de krokodil
(illustratie Zina Deretsky) (NSF).



Pakasuchus op jacht naar een insect
(illustratie Mark Witton) (OU).

.

Referenties:
  • O’Connor, P.M., Sertich, J.J.W., Stevens, N.J., Roberts, E.M., Gottfried, M.D., Hieronymus, T.L., Jinnah, Z.A., Ridgely, R., Ngasala, S.E. & Temba, J., 2010. The evolution of mammal-like crocodyliforms in the Cretaceous Period of Gondwana. Nature 466, p. 748-751.

Illustraties: Ohio University, Athens, OH (OU) en National Science Foundation, Washington, D.C. (NSF) (Verenigde Staten van Amerika).

1077 Zuurstofloze oceaan kende zuurstofrijke ‘oases’
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Er wordt steeds meer duidelijk over de omslag, 2,5-2,3 miljard jaar geleden van een vrijwel zuurstofloze naar een veel zuurstofrijkere atmosfeer (zie bijv. Geonieuws 1074). Nu blijkt dat de zuurstofontwikkeling, die in de oceanen begon doordat cyanobacteriën (zoals Synechococcus) hun energie ontleenden aan fotosynthese, niet overal gelijktijdig plaatsvond. Lange tijd bleef de oceaan vrijwel overal min of meer zuurstofloos, maar er waren kleine ‘oases’ in deze oceanische ‘woestijnen’ waarin veel zuurstof werd geproduceerd, dat echter pas veel later in de atmosfeer terechtkwam.

De zuurstofrijke ‘oases’ in de oceanen ontstonden vooral in relatief smalle zones langs de toenmalige continenten. Verwering op die continenten was, juist vanwege het gebrek aan zuurstof, gering, maar enige verwering was er uiteraard wel. De verweringsproducten werden, deels in opgeloste vorm, door rivieren naar zee vervoerd, en hoopten zich op in relatief smalle kustzones. Die voedingsstoffen vormden een vruchtbare bodem voor cyanobacteriën die op hun beurt zuurstof produceerden. De zuurstof die de cyanobacteriën in deze kustnabije oases (op sommige plaatsen in heel grote hoeveelheden) produceerden, hoopte zich op in het oceaanwater. Dat ging ten minste honderd miljoen jaar door; pas daarna gaf de oceaan significante hoeveelheden zuurstof af aan de atmosfeer.

De hypothese dat de nu overvloedig (ca. 21%) in de atmosfeer aanwezige zuurstof aanvankelijk in oceanische ‘oases’ werd gevormd (ruim voor de Grote Oxidatie-gebeurtenis), is al enige tientallen jaren oud, maar geochemische gegevens die de hypothese ondersteunen zijn pas recent verkregen. Dit onderzoek werd grotendeels uitgevoerd in de Mt. McRae schalies van westelijk Australië, maar dezelfde resultaten werden ook gevonden in Zuid-Afrika in gesteenten van gelijke ouderdom.

De gesteenten in Zuid-Afrika zijn gevormd op de continentale helling van een ondiepe zee. De waterdiepte was te groot voor fotosynthese. Echter, oxidatie van ijzer in de bodem sedimenten duidt erop dat er opgeloste zuurstof in de diepe waterkolom aanwezig moet zijn geweest. De meest voor de hand liggende verklaring is dat deze zuurstof hoger in de waterkolom door fotosynthese is gevormd, waarna het door menging van de waterlagen op de bodem terechtkwam. Omdat er bij dat mengen ongetwijfeld veel zuurstof elders in het water terechtkomt of achterblijft, moet de oorspronkelijk gevormde hoeveelheid zuurstof groot zijn geweest, veel groter dan tot nu toe aangenomen.


De cyanobacterie Echinococcus
(foto Ralf Wagner).


De bijna kokende Octopus-bron in
Yellowstone Park is omgeven door
algenmatten, met onder andere
Echinococcus
(foto Carnegie Institution).




Autofluorescentie van Echinococcus, waargenomen met
een epifluorescentiemicroscoop
(foto Russische Academie van Wetenschappen).

.

Referenties:
  • Kendall, B., Reinhard, C.T., Lyons, T.W., Kaufman, A.J., Poulton, S.W. & Anbar, A.D., 2010. Pervasive oxygenation along late Archaean ocean margins. Nature Geoscience 3, doi:10.1038/ngeo942.

1078 Krimpende maan leidt tot opschuivingen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

We kennen een wassende maan (de twee weken tussen nieuwe maan en volle maan) en een krimpende maan (tussen volle maan en nieuwe maan). Maar mogelijk is er ook tijdens wassende maan sprake van een krimpende maan: de maan wordt namelijk wellicht werkelijk (fysiek) nog steeds kleiner. En als dat nu niet het geval meer zou zijn, dan is de maan in ieder geval toch in het recente geologische verleden gekrompen. Dat valt op te maken uit steilwanden die op de maan zijn waargenomen.

De maan ontstond waarschijnlijk door een botsing tussen de aarde en een ander hemellichaam, zo’n 100 miljoen jaar na het ontstaan van de aarde. Bij de botsing werd een deel van de aardkorst (waar nu de Stille Oceaan ligt) het luchtruim in geslingerd (zie Geonieuws 471). Daar kwam veel materiaal door onderlinge aantrekking weer bij elkaar, maar ca. 4,8 miljard jaar geleden werd de maan, net als de aarde, getroffen door een enorm bombardement van asteroïden en meteorieten (zie Geonieuws 272). De vele grote inslagen zorgden ervoor, samen met de warmte uit het verval van de nog volop aanwezige radioactieve isotopen, dat de maan een hete massa vormde. Na dit ‘Zware bombardement’ koelde de maan af. Veel astronomen menen al geruime tijd dat de maan kromp tijdens die afkoeling, maar dat het kleiner worden van de maan vooral vooral in het begin plaatsvond. Nieuwe waarnemingen met het ruimtevaartuig Lunar Reconnaissance Orbiter duiden er nu op dat er,geologisch gezien, recente tektonische activiteiten plaatsvonden die samenhangen met een krimpende maan tengevolge van een nog steeds voortdurende afkoeling. De krimp door afkoeling heeft de doorsnede van de maan intussen zo’n 200 m kleiner gemaakt.

De structuren waarom het gaat worden door de onderzoekers lobvormige steilwanden genoemd. Ze moeten minder dan een miljard jaar geleden zijn gevormd, mogelijk minder dan honderd miljoen jaar, en ze hangen samen met het krimpen van de maan. De steilwanden zijn betrekkelijk klein: de grootste is ongeveer 100 m hoog en een paar kilometer lang, maar de meeste structuren zijn slechts enkele meters hoog. Dat de structuren behoren tot de jongste die op de maan zijn waargenomen, maken de onderzoekers onder meer op uit het feit dat deze steilwanden doorlopen door kleine kraters die ook als zeer jong worden beschouwd. Er zijn daarentegen geen kraters die de steilwanden hebben aangetast, en de steilwanden zien er fris en vrijwel onaangetast uit.


De Lee-Lincoln steilwand in basalten van het Taurus-Littrow-dal, even
ten westen van de landingsplaats van de Apollo 17 (pijl).


Lobvormige steilwanden zijn nu van de hele maan bekend. Zwarte stippen
geven reeds eerder bekende exemplaren aan; de witte stippen zijn nieuwe vondsten.



Een opschuiving stuwde materiaal omhoog (pijlen)
op de flank van de Gregory krater.



Steilwand als gevolg van een breuk die door diverse kleine inslagkraters
(pijlen) heenloopt en dus jonger is.



Een opschuiving is een breuk waarbij de ene zijde over de
andere heen omhoog wordt geschoven.

Omdat de steilwanden zo jong zijn, moet de maan - volgens de onderzoekers - nog heel recent verder zijn afgekoeld en gekrompen. Dat wordt ondersteund door seismometers die bij de Apollo-vluchten zijn achtergelaten, en die maanbevingen hebben geregistreerd. Sommige van die bevingen kunnen zijn veroorzaakt door inslagen, door de getijden (van gesteentemateriaal!) die door de aantrekking van de aarde worden veroorzaakt, of door temperatuurverschillen tussen dag en nacht, maar andere lijken een tektonische oorzaak te hebben. Het ligt nu in de bedoeling om foto’s van de Apollo missies in detail te gaan vergelijken met recente opnames; de hoop is uiteraard dat er veranderingen zijn opgetreden, die recente tektoniek zouden bewijzen. Dat recente tektoniek zo frequent zou optreden, en dan ook nog herkenbaar grote veranderingen van het reliëf zou veroorzaken, lijkt echter zeer onwaarschijnlijk.

Lobvormige steilwanden werden al tijdens de Apollo-missies 15, 16 en 17 vastgelegd met een hogeresolutie panoramische camera, maar de foto’s van die missies bestreken slechts een beperkt deel van de maan. Nu zijn er nog 14 soortgelijke structuren ontdekt, en is duidelijk dat ze zowel op hoge als op lage breedte van de maan voorkomen, dus geen lokaal fenomeen zijn.

Toen het binnenste deel van de maan (de maan heef geen kern!) kromp, moesten de gesteentemassa’s daaromheen wel reageren. Daarbij werden onder meer opschuivingen gevormd, breuken waarbij de ene kant over de tegenoverliggende kant omhoog schuift. Zo ontstonden de steilwanden; waarom die lobvormig zijn is vooralsnog onduidelijk.

Referenties:
  • Watters, Th.R., Robinson, M.S., Beyer, R.A., Banks, M.E., Bell III, J.F., Pritchard, M.E., Hiesinger, H., Van der Bogert, C.H., Thomas, P.C., Turtle, E.P. & Williams, N.R., 2010. Evidence of recent thrust faulting on the moon revealed by the Lunar Reconnaissance Orbiter camera. Science 329, p. 936-940.

Foto’s: NASA/Goddard/Arizona State University/Smithsonian; tekening: Arizona State University.

1079 Holenbeer was te afhankelijk van zijn grot
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Ongeveer 24.000 jaar geleden stierf de holenbeer (Ursus spelaeus) bijna in heel Europa in korte tijd uit. Over de reden daarvoor is al vrij veel gefilosofeerd, maar geen van de hypotheses stoelt op harde bewijzen, al zijn er voor bepaalde ontwikkelingen wel aanwijzingen. Een van de hypotheses is dat de toenmalige verandering van het klimaat een rol speelde, want de laatste ijstijd begon toen nog aanzienlijk kouder te worden. Daarvan getuigt de ijsuitbreiding over Europa gedurende dit zogeheten Late Glacial Maximum, dat omstreeks 20.000-18.000 jaar geleden zijn maximum bereikte.

Analyse van het mitochondriaal DNA van 17 recentelijk gevonden botten van Europese holenberen, en vergelijking daarvan met dezelfde DNA sequenties van de moderne bruine beer (Ursus arctos) geeft echter aan dat de ‘aftakeling’ van de holenbeer al ongeveer 50.000 jaar geleden startte. Dat is veel eerder dan tot nu toe werd gedacht, en er vond destijds geen opvallende verandering van het klimaat plaats. Dat betekent dat de ‘aftakeling’ niet in gang werd gezet door het klimaat.

Een andere hypothese is dat de holenbeer verdween doordat onze voorouders zoveel op de holenbeer hebben gejaagd, dat die daardoor vrijwel overal in Europa uitstierf. Die hypothese is niet echt waarschijnlijk, want de holenbeer was zeer groot en uiterst gevaarlijk. Voor de primitieve mens lagen daarom andere prooidieren veel meer voor de hand, en er zijn geen archeologische aanwijzingen (bijv. in de vorm van concentraties van botten van holenberen in vroegere nederzettingen) dat de holenbeer behoorde tot het gebruikelijke voedsel. Toch is opvallend dat de ‘aftakeling’ van de holenbeer 50.000 jaar geleden begon op een moment dat ook de prehistorische mens zich sterk uitbreidde en dus ook zijn jachtgebied uitbreidde. Maar radiometrische dateringen van holenberen geven aan dat tot 35.000 jaar geleden nog volop holenberen in centraal Europa voorkwamen en pas daarna in aantal begonnen af te nemen.


De holenbeer was aanzienlijk groter
dan de mens
(tekening Rock Creek).


Skelet van een holenbeer
(White Pine Public Museum Ely,
Nevada).


Schedel van een holenbeer gevonden in de Eiros-Grot
(Triacastela, Lugo, Spanje)
(foto Aurora Grandal D’Anglade).

Die afname zou, eerder dan als gevolg van jacht, een gevolg kunnen zijn geweest van de strijd om een ‘thuis’. Zowel de prehistorische mens als de holenbeer woonde, waar mogelijk, in grotten. Dat was voor de holenbeer lange tijd geen probleem, zoals blijkt uit de vele skeletten die in grotten zijn aangetroffen. Die skeletten moeten afkomstig zijn van holenberen die hun winterslaap in de grot niet overleefden. Zo stapelden zich in sommige grotten steeds grotere hoeveelheden botten van holenberen op. Doordat de mens kennelijk steeds meer grotten in gebruik nam, werden de holenberen echter gedwongen een ander heenkomen te zoeken.

Een en ander valt op te maken uit de analyses van mitochondriaal DNA afkomstig van beren uit zulke grotten in Siberië, de Oekraïne, centraal Europa en Spanje. De onderzoekers analyseerden materiaal van 59 holenberen die leefden tussen 60.000 en 24.000 jaar geleden, en van 40 bruine beren die leefden tussen 80.000 jaar geleden en nu. Uit deze analyse blijkt dat de klimaatverandering van het Laat-Glaciale Maximum net dat zetje gaf dat omstreeks 24.000 jaar geleden bijna overal in Europa de doodssteek betekende voor de toch al afgetakelde holenbeer. Dat kwam niet alleen omdat de toen optredende verarming van het ecosysteem leidde tot minder voedsel, maar vooral omdat de holenbeer geen geschikte plaats meer had om te overwinteren. De bruine beer, die nauwelijks van grotten gebruik maakte (ze hebben maar weinig botten in grotten achtergelaten) en aan lage temperaturen buiten gewend was, had daarvan vrijwel geen last en overleefde die zeer koude periode.

Referenties:
  • Stiller, M.E., Baryshnikov, G., Bocherens, H., Grandal D’Anglade, A., Hilpert, B., Muenzel, S.C., Pinhasi, R., Rabeder, G., Rosendahl, W., Trinkaus, E., Hofreiter, M. & Knapp, M., 2010. Withering away - 25,000 years of genetic decline preceded cave bear extinction. Molecular Biology and Evolution 27, p. 975-978.

1080 Hyena-achtig dier werd kleiner tijdens wereldwijde opwarming
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Misschien was het toeval, misschien ook niet. Maar een hyena-achtig zoogdier evolueerde, gedurende een 200.000 jaar durende opwarming van de aarde, zodanig dat het ongeveer de helft kleiner werd dan zijn voorouders. Toen de temperatuur weer afnam, nam de grootte van zijn nakomelingen weer toe. Dit gebeurde zo’n 55 miljoen jaar geleden, toen zich omstreeks de overgang van het Paleoceen naar het Eoceen de temperatuur op aarde steeg, mogelijk door het vrijkomen van grote hoeveelheden methaangas (zie Geonieuws 347) of vulkanisme (zie Geonieuws 525 en 839). Gedurende dit zogeheten Paleocene/Eocene Thermisch Maximum (PETM) steeg de temperatuur op aarde met ongeveer 8-9 °C. Daarna nam de temperatuur weer geleidelijk af.

Voor het begin van het PETM leefden er hyena-achtige dieren die behoorden tot het geslacht Palaeonictis. Zij hadden de grootte van een beer. Gedurende de opwarming werden deze dieren steeds kleiner, en tijdens het PETM leefde er een soort (P. wingi) die, zoals blijkt uit nieuw gevonden materiaal, nog maar de grootte had van een hond. Het nieuw gevonden materiaal bestaat uit een vrijwel complete onderkaak die in 2006 werd gevonden in het Big Horn Bekken van de Amerikaanse staat Wyoming.

Al eerder was bekend dat individuen van het geslacht Palaeonictis na het PETM weer in grootte toenamen. Dat lijkt niet helemaal toevallig. Weliswaar is er betrekkelijk weinig fossiel studiemateriaal voorhanden (op continenten is fossilisatie nu eenmaal een grote uitzondering; gelukkig zijn botten behoorlijk resistent), maar er zijn meer plantenetende zoogdieren bekend die tijdens de aanloop naar het PETM kleiner werden en naderhand weer groter. Dat lijkt erop te wijzen dat er een verband bestaat tussen lichaamsgrootte en temperatuur van de leefomgeving; zo’n verband lijkt ook recent te bestaan, want bijv. de bruine beren in het midden van de Verenigde Staten zijn kleiner dan hun soortgenoten in het veel koudere Alaska.

Wat dat verband is, is onbekend. Een verhoogde temperatuur gaat gewoonlijk gepaard met een hoger gehalte aan CO2 (al is, in tegenstelling tot wat media gewoonlijk rapporteren, nog steeds wetenschappelijk niet duidelijk wat oorzaak en wat gevolg is), maar waarom de grootte van dieren zou moeten afnemen met een toenemende CO2 -concentratie is volstrekt onduidelijk. Hogere temperaturen gaan vaak ook gepaard met een droger klimaat, maar dat lijkt evenmin een reden om de lichaamsgrootte te verminderen: integendeel: een kleiner lichaam leidt tot een relatief hoge verhouding tussen huidoppervlak en lichaamsinhoud, en daarom tot relatief veel vochtverlies door transpiratie.



De onderkaak van Palaeonictus wingi.


Onderzoekers Stephen Chester (links)
en Jon Bloch met de fossiele kaak.


Referenties:
  • Chester, S.G.B., Bloch, J.I., Secord, R. & Boyer, D.M., 2010. A new small-bodied species of Palaeonictis (Creodonta, Oxyaenidae) from the Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Journal of Mammalian Evolution, doi:10.1007/s10914-010-9141-y.

Foto’s (Jennifer Duerden): Universiteit van Florida, Gainesville, FL (Verenigde Staten van Amerika).

1081 Een tropische fauna in het hoge noorden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Door continentverschuiving zijn gebieden in de loop der tijd vaak in andere klimaatzones terecht gekomen. Zo danken we de Nederlandse steenkool (en daarmee ook ons aardgas) aan een tropisch klimaat tijdens het Carboon. Maar het blijft natuurlijk toch vreemd om fossielen van een tropische fauna te vinden in gebieden ver boven de poolcirkel. Nog vreemder is het als de desbetreffende tropische dieren niet in de tropen leefden, maar niet ver van hun huidige koude positie.

Toch is dat goed verklaarbaar. De fossielen, van onder andere reusachtige land- en waterschildpadden, grote slangen, tapirs, nijlpaard- en neushoornachtigen en alligators, zijn aangetroffen op Ellesmere Island, een enorm eiland in het verre noorden van Canada. Deze dieren leefden daar destijds ook boven de poolcirkel en hadden, net als de huidige (schaarse) fauna, te maken met een winter van zes maanden die grotendeels van zonlicht verstoken was.


Veldwerk in het hoge noorden op Ellesmere Island.


De tronken van een Eoceen bos op Ellesmere Island
(foto Jaelyn Eberle).


De ouderdom van de fossielen is iets meer dan 50 miljoen jaar, en dat maakt veel duidelijk: het was de tijd van het Paleocene/Eocene Thermisch Maximum (zie ook Geonieuws 1080), toen de temperatuur wereldwijd vele graden hoger was dan nu. Dat het toen ook warm was op Ellesmere Island konden de onderzoekers vaststellen met behulp van zuurstofisotopen in het mineraal apatiet. Apatiet komt voor in de botten en het glazuur van de tanden van zoogdieren en reptielen, en de graten van vissen. Met geavanceerde technieken konden ze zo niet alleen een gemiddelde jaartemperatuur vaststellen, maar ook de temperatuur van de koudste maand. Het jaargemiddelde bleek 19-20 0C te bedragen (vroegere schattingen leverden temperaturen op die varieerden van 4 0C ‘s winters tot 20 0C ‘s zomers), de koudste maand kende een temperatuur van net boven het vriespunt (0-3,5 0C). Waarschijnlijk vroor het nooit op Ellesmere Island gedurende het Vroeg-Eoceen. Deze verschillende waarden konden worden gevonden doordat bijv. het tandglazuur van de nijlpaardachtige Coryphodon voortdurend aangroeit, waardoor het als het ware vastlegt hoe de temperatuur van het drinkwater gemiddeld in het zomerseizoen was en wat de temperatuur in de winter was. Bij andere dieren, zoals de waterschildpadden, groeide het glazuur alleen ‘s zomers aan.

Blijkbaar konden de Eocene alligators wat lagere wintertemperaturen doorstaan dan hun huidige nazaten. Overigens kunnen de laatste ook korte vorstperioden overleven. De grote landschildpadden van nu, zoals die leven op bijv. de Galapagos Eilanden, kunnen echter geen wintertemperaturen aan van minder dan zo’n 10 0C. Hun Eocene voorgangers waren dus beter ‘winterproof’.

De diverse fossielen (er werd ook een fossiel bos aangetroffen) geven aan dat het gebied in het Eoceen grotendeels een moerasachtig bos van voornamelijk cypressen was. Nu behoort het tot de koudste en droogste gebieden op aarde, waar de temperatuur varieert van -38 0C ‘s winters tot 8 0C ‘s zomers.


De tand van een Eoceen nijlpaardachtig
zoogdier (Coryphodon sp.)
(foto Jaelin Eberle).


Onderzoekleidster Jaelyn Eberle.


Referenties:
  • Eberle, J.J., Fricke, H.C., Humphrey, J.D., Hackett, L., Newbrey, M.G. & HutchisonJ.H., 2010. Seasonal variability in Arctic temperatures during early Eocene time. Earth and Planetary Science Letters 296, p. 481-486.

Foto’s: Universiteit van Colorado.

1082 Een dinosauriër met dubbele klauwen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Van de vleesetende dinosauriërs uit het Laat Krijt in Europa is slechts weinig bekend. Er was zelfs niet één redelijk compleet skelet gevonden. Een groot deel van Europa was destijds, vanwege de hoge zeespiegelstand, opgesplitst in een grotere en kleinere eilanden, en in zulke gebieden kunnen zich bijzondere vormen ontwikkelen (zie o.a. Geonieuws 699 en 905). Zo was uit andere fossiele vondsten bekend dat de meeste dieren op deze Europese eilanden kleiner en primitiever waren dan hun verwanten die nog op het vasteland woonden. Deskundigen wisten daarom niet goed hoe de vleesetende dino’s uit het Europese Laat Krijt er hebben uitgezien, en ze wachtten dan ook vol spanning op de eerste grote vondst. Die is nu gedaan in Roemenië, dat destijds een eiland vormde. En het gaat inderdaad om een bijzondere dino.

Van het skelet zijn veel delen gevonden die een goede reconstructie mogelijk maken. Het dier, dat Balaur bondoc is gedoopt, was massief en had verrassend steltvormige poten waarvan de botten deels vergroeid waren. Maar dat is niet alles. De gevonden skeletresten vertonen maar liefst 20 eigenschappen die duidelijk verschillen van die van zijn verwanten, waaronder de bekende Velociraptor. De onderzoekers noemen Balaur bondoc dan ook ‘raar’. Een van zijn meest opvallende eigenschappen zijn de uiteinden van zijn achterpoten. Die bevatten een opnieuw geëvolueerde, functionele grote teen met een grote klauw die ver uitgestrekt kan worden. Daarmee kon hij een prooi gemakkelijk neerslaan. Dit is niet bekend van andere dino’s. Omdat hij ook een grote klauw aan zijn tweede teen had (wat gebruikelijk is voor de dromaeosariërs, de groep dino’s waartoe hij behoort), heeft hij een uiterst ongewone dubbelgeklauwde voet.

In tegenstelling tot zijn achterpoten zijn zijn voorpoten sterk in grootte gereduceerd, en ook hier zijn botten vergroeid. Met deze voorpoten kan hij moeilijk succesvol geweest zijn bij het jagen. Omdat zijn heupbeenderen enorm grote plaatsen voor spieraanhechtingen vertonen, wat betekent dat het dier zeer sterk was (en waarschijnlijk niet zo snel), moet worden geconcludeerd dat hij jaagde met zijn achterpoten, wat ook uitzonderlijk is. Meer een bokser dan een sprinter, was hij waarschijnlijk - net als veel huidige roofdieren - in staat om te jagen op dieren die groter waren dan hijzelf. Hij moet voor de fauna op het eiland Roemenië schrikaanjagend zijn geweest, temeer omdat er nooit een tand is gevonden die wijst op een andere grote jager. Echt groot was Balaur overigens niet: hij had waarschijnlijk het formaat van een fors uit de kluiten gewassen kalkoen.

Balaur is dus een volstrekt nieuw type dinosauriër, dat de hooggespannen verwachtingen van dit ‘eilanddier’ volledig waarmaakt. Overigens moeten er op de een of andere manier wel (tijdelijke?) verbindingen tussen de ‘Europese archipel’ en andere gebieden (Noord-Amerika, Azië en het vasteland van Europa) zijn geweest, gezien het feit dat dromaeosauriërs zowel op het Roemeense eiland als in de andere gebieden voorkwamen.



Een van de achterpoten van Balaur bondoc
(foto Mick Ellison).


De gevonden delen van het skelet.



Details van de gevonden skeletdelen. a = linker sleutelbeen; b = ruggewervel;
c = heupbeen; d = linkerachterpoot; e = linkervoet; f = kuitbeen; g = opperarmbeen; h = vingerkootjes

Referenties:
  • Csikia, Z., Vremirb, M., Brusattec, S.L. & Norellc, M.A., 2010. An aberrant island-dwelling theropod dinosaur from the Late Cretaceous of Romania. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107, doi:10.1073/pnas.1006970107, 5 pp.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Michael Walker, American Museum of Natural History, New York, NY (Verenigde Staten van Amerika).

1083 Zee-ijs rond Anarctica groeit, maar hoe lang nog?
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Het is in het debat over de al dan niet wereldwijd stijgende temperatuur altijd een raadsel geweest hoe de ijsmassa’s in de twee poolgebieden zich zo verschillend konden gedragen. Die verschillen blijken uit satellietopnames: terwijl de (gemiddelde) omvang van het zee-ijs in de Noordelijke IJszee gedurende de afgelopen 30 jaar geringer werd, nam in dezelfde periode de omvang van het zee-ijs rond Antarctica juist toe.


Zee-ijs rondom Antarctica
(foto NASA).


IJsbreker temidden van ijsschollen bij Antarctica
(foto Mr. Marlow).


Een combinatie van klimaatmodellen en metingen van de temperatuur van het zee-ijs en de hoeveelheid neerslag in de periode 1950-2009 lijkt dit nu te kunnen verklaren. De metingen tonen dat de opwarming van het oppervlaktewater in de oceanen gedurende de 20e eeuw leidde tot een sterk verhoogde neerslag in de hoge atmosfeer boven Antarctica; die neerslag viel daar in de vorm van sneeuw (die na verloop van tijd onder invloed van het gewicht van bovenliggende sneeuwlagen overgaat in ijs). De neervallende sneeuw zorgde in wezen voor de aanvoer van zoet water, waardoor het zoutgehalte in de oppervlaktewateren rondom Antarctica afnam. Daardoor verminderde de massa ervan (het soortelijk gewicht), zodat dit minder zoute water een stabiele laag aan het wateroppervlak ging vormen. Dat verhinderde de opwelling van (warmer) dieptewater, waardoor minder zee-ijs kon smelten.

Dat was een grotendeels natuurlijk proces in de 20e eeuw, maar de onderzoekers betwijfelen of dat ook in deze eeuw zo kan blijven doorgaan. Als het waar is dat de mens zorgt voor verdergaande opwarming, dan zal het zee-ijs ook rond Antarctica immers sneller smelten. Ook zal dan meer neerslag bij Antarctica kunnen gaan vallen in de vorm van regen, wat ook zal bijdragen tot versneld smelen van het zee-ijs. En dan treedt het zelfversterkende proces in werking: minder zee-ijs betekent een donkerder oppervlak, dus meer absorptie van zonnewarmte (en minder terugkaatsing van zonne-energie), met als gevolg nog sneller afsmelten van het ijs, etc.

De onderzoekers menen dat het omslagpunt van aangroei van het zee-ijs rond Antarctica naar netto smelten ervan nabij is. Hoe nabij, durven ze niet te zeggen, maar ze menen dat het nog deze eeuw zal zijn. Als er daadwerkelijk zo’n omslag zou komen, zou dat grote gevolgen kunnen hebben voor het Antarctische mariene ecosysteem. Bij gebrek aan voldoende ijs zouden de pinguïns bijvoorbeeld kunnen verdwijnen. Ook zou het circulatiepatroon van de zeestromen drastisch kunnen veranderen, juist omdat de oceanen rond Antarctica nu het koudste water van de aarde bevatten.

Bij een en ander moet natuurlijk worden aangetekend dat de metingen vooralsnog op aangroei van het zee-ijs rond Antarctica wijzen, en dat het (opnieuw) modellen zijn die een omslag aangeven, op basis van een veronderstelde voortgaande opwarming van de aarde. Het artikel heeft ook verder inmiddels tot enkele kanttekeningen van klimaatonderzoekers geleid. Zo wijst Kevin Trenberth van het National Center for Atmospheric Research in Boulder (in de Amerikaanse staat Colorado) erop dat in het model geen rekening is gehouden met de rol die het ‘ozongat’ in de atmosfeer boven de poolgebieden (maar vooral boven Antarctica) speelt. Het ozongat leidt tot meer bewolking gedurende de zomer, en die bewolking schermt de aarde tegen een deel van de zonnestraling af. Nu het ozongat geringer wordt, zal de bewolking ‘s zomers afnemen, waardoor Antarctica nog sneller zal opwarmen dan het nu gepresenteerde model aangeeft. Misschien moeten we dus weer spuitbussen met fluor-chloor-koolwaterstoffen (cfk’s) gaan gebruiken om verdere opwarming van de aarde tegen te gaan ...




IJsbeer tussen zee-ijs in de Noordelijke IJszee.


Binnenkort geen plaats meer voor pinguïns?


Referenties:
  • Liu, J. & Curry, J.A., 2010. Accelerated warming of the Southern Ocean and its impacts on the hydrological cycle and sea ice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107, p. 14987-14992.

1084 De Jonge Dryas: koud in het noorden, warm in het zuiden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

In de eindfase van de laatste ijstijd, omstreeks 13.000 jaar geleden, werd de klimaatverbetering in Europa plotseling afgebroken door een nieuwe koude fase (Jonge Dryas) die meer dan 1000 jaar zou duren. De temperatuur daalde met vele graden, locaal wel 15 0C, en de zich terugtrekkende ijskappen breidden zich weer snel uit. In de afgelopen 20 jaar werden echter aanwijzingen gevonden dat de temperatuur op het zuidelijk halfrond gedurende die periode steeg. Dat gold bijvoorbeeld voor Antarctica, maar ook voor Nieuw-Zeeland en Australië. Of er werkelijk sprake was van zulke sterk uiteenlopende klimaatveranderingen op het noordelijk en het zuidelijk halfrond bleef echter lang tamelijk onzeker bij gebrek aan harde gegevens.

Het sterkste bewijs wordt geleverd door de analyse van luchtbelletjes die in het ijs van Antarctica werden opgesloten. De samenstelling (in het bijzonder de CO2-concentratie) zou aantonen dat de temperatuurstijging op het zuidelijk halfrond min of samenviel met een toename van de CO2-concentratie in de atmosfeer. Dat er inderdaad een duidelijke temperatuurstijging op het zuidelijk halfrond plaatsvond gedurende de Jonge Dryas, blijkt nu uit onderzoek van het Irishman Bekken op het Zuidereiland van Nieuw-Zeeland.


Een van de glaciale dalen van Nieuw Zeeland waaruit
een gletsjer zich terugtrok tijdens de Jonge Dryas
(foto GD).

In het bekken werd de terugtrekking van de daar destijds aanwezige gletsjer gereconstrueerd. Wanneer een gletsjer zich terugtrekt, laat hij zwerfstenen, puin en fijn materiaal achter, deels als een keileemdek, deels in de vorm van morenes. Eindmorenes geven fases aan waarin de gletsjer min of meer stabiel was. Door die eindmorenes te dateren kan, omdat de afstanden tussen de morenes bekend zijn, worden vastgesteld hoe snel de ijskap of gletsjer zich terugtrok. Datering van morenes is lang moeilijk en onnauwkeurig geweest, maar een nieuwe methode is veel nauwkeuriger. Die is gebaseerd op de tijd dat morenemateriaal aan het aardoppervlak heeft gelegen, en daar door kosmische straling is bereikt, waarbij het isotoop beryllium-10 in kwartskristallen ontstaat. Uit de analyse bleek dat de morenes 13.700 tot 11.100 jaar geleden voor het eerst na hun verblijf in of onder de ijskap aan kosmische werden blootgesteld, afhankelijk van hun positie. Hierbij kon de snelheid worden berekend waarmee het ijs zich terugtrok (de omvang van de ijsmassa werd ongeveer gehalveerd), en daaruit kon de temperatuurstijging in Nieuw Zeeland gedurende de Jonge Dryas worden ingeschat; die bedroeg ongeveer 1 0C.


Grote zwerfsteen die in het Irishman Bekken werd
achtergelaten door een zich terugtrekkende gletsjer
(foto MK).

Omdat het niet gaat om een wereldwijde temperatuurstijging, kan die niet aan een toename van atmosferisch koolzuurgas worden toegeschreven. In de atmosfeer treedt nu immers zo snel vermenging van luchtlagen op dat dat overal tot vrijwel gelijke concentraties CO2 leidt, en dus ook tot vergelijkbare temperatuurstijgingen. De onderzoekers noemen daarom twee andere mogelijke verklaringen, zonder overigens duidelijk te maken welke zij zelf het meest waarschijnlijk vinden.


Gesteentemonsters uit het Irishman Bekken leverden
uiterst nauwkeurige dateringen op
(foto MK).

De eerste verklaring is dat het afsmelten van grote hoeveelheden ijs op het zuidelijk halfrond leidde tot de toevoer van enorme massa’s zoet (en dus relatief licht) water in de oceanen. Daardoor zou de Warme Golfstroom zijn afgezwakt (wat op zichzelf al minder warmtetransport naar hoge breedtes op het noordelijk halfrond betekent), en daardoor zouden zowel de atmosferische als de oceanische circulatiepatronen zijn veranderd: warme lucht en warm zeewater zouden vooral naar het zuiden zijn afgevoerd, en tegelijk zou op het zuidelijk halfrond CO2-rijk dieptewater omhoog zijn gekomen; het meegevoerde CO2 zou deels aan de atmosfeer zijn afgestaan, waardoor de opwarming op het zuidelijk halfrond nog sneller plaatsvond. De tweede mogelijke verklaring heeft dezelfde basis maar is eenvoudiger: de afgezwakte Warme Golfstroom zou alleen het oceanisch circulatiepatroon hebben veranderd waardoor het warme water uit de gebieden rond de evenaar vooral naar het zuidelijk halfrond werd getransporteerd.

Referenties:
  • Kaplan, M.R., Schaefer, J.M., Denton, G., Barrell, D.J.A., Chin, T.J.A., Putnam, A., Andersen, B.G., Finkel, R.C., Schwartz, R. & Doughty, A.M., 2010. Glacier retreat in New Zealand during the Younger Dryas stadial. Nature 467, p. 194-197.

Foto’s: George Denton (GD), University of Maine, Orono, ME; and Mike Kaplan (MK), Lamont Doherty Earth Observatory, Columbia University, Pallisades, NY (Verenigde Staten van Amerika).

1085 Noord-Amerika groeide van onderen aan
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De continenten begonnen omstreeks 3 miljard jaar geleden te ontstaan. De aarde was toen nog heet en de continenten vormden als het ware massa’s die, door verschil in soortelijk gewicht, boven kwamen drijven op de aardmantel waarin de convectiestromen veel heftiger waren dan nu. Aan het oppervlak koelden de geleidelelijk groter wordende vroege continentale massa’s af, totdat de aangroei stopte - ongeveer 2 miljard jaar geleden - doordat de aarde te ver was afgekoeld om het aangroeiingsproces op gelijke wijze te laten doorgaan. De zo 3-2 miljard jaar gevormde continentale massa’s vormen de rigide kernen van de huidige continenten en worden ‘cratons’ genoemd.

Die situatie bleef lang min of meer gehandhaafd, totdat, waarschijnlijk omstreeks een miljard jaar geleden, de continenten zich weer geleidelijk begonnen uit te breiden. Dat kon door aangroei langs de randen als gevolg van de schollentektoniek. Wel vonden er al vanaf het Archeïcum verschuivingen van de continenten plaats, waarbij diverse malen supercontinenten werden gevormd die daarna weer werden opgebroken.


Het oude craton (top) verschilt chemisch van de jongere
lithosfeer (daaronder), die op zijn beurt wordt gescheiden
van de asthenosfeer door een grenslaag (LAB).

De geschiedenis van de cratons is moeilijk te ontrafelen. Ze zijn zo oud en rigide dat er nauwelijks gebergtevorming in kan optreden, waardoor weinig van de ca. 40 km dikke aardkorst valt te zien. De meeste informatie komt van kleine gesteentefragmenten (xenolieten) en kristallen (xenocrysten) die bij vulkanisme uit de ondergrond mee omhoog worden gesleurd en - soms - aan het oppervlak in lavastromen terechtkomen. Uit dergelijk materiaal is bekend dat onder de cratons materiaal met een andere chemische samenstelling voorkomt. Mede daarom werd gewoonlijk aangenomen dat de cratons zijn gegroeid doordat mantelmateriaal aan de onderzijde van de cratons afkoelde en differentieerde op basis van soortelijk gewicht en dat daarna ‘korstachtig’ materiaal aan de onderzijde van de cratons ‘vastkleefde’. Ook zou dat kunnen gebeuren wanneer een mantelpluim opsteeg tot onder een craton.


Het dikste deel (blauw) is 250 km dik en bestaat uit een 3 miljard
jaar oud craton met daaronder lithosfeer die gedurende de laatste
miljard jaar werd gevormd. De stippellijn geeft de grens aan van het craton.

Dat beeld moet worden herzien op basis van een geofysische studie, die gebruik maakte van het gegeven dat seismische golven zich in een gesteente sneller voortplanten in de richting waarin dat gesteente is uitgerekt dan in andere richtingen. Uit dit onderzoek van het Noord-Amerikaanse continent bleek dat er diverse pakketten zijn te onderscheiden. Het bovenste materiaal bestaat uit het ca. 3 miljard jaar oude craton. Daaronder bevindt zich de ‘continentale wortel’, die veel jonger is (ongeveer een miljard jaar). Daaronder bevindt zich een grenslaag, die het bovenliggende materiaal scheidt van de plastische asthenosfeer (de laag waarop de continenten bij continentverschuiving worden meegevoerd).


Onderzoekster Barbara Romanowicz.


Onderzoeker Huaiyu Yuan.


Het Noord-Amerikaanse craton is het dikst in zijn centrum, dat in Canada ligt. Naar de randen wordt het dunner. Opvallend is de enorme maximale dikte van het craton: 250 km. In het craton ligt een scherpe geofysische grens op ongeveer 150 km diepte: veel te ondiep voor de grens tussen lithosfeer en asthenosfeer. Kennelijk is het craton uit twee typen lithosfeer opgebouwd: het oorspronkelijke ‘oude’ craton en daaronder jonger materiaal, dat volgens zijn geofysische eigenschappen identiek is aan de zeebodem zoals die nieuw gevormd wordt langs de midoceanische ruggen. Dat materiaal kan daar volgens de onderzoekers alleen terecht zijn gekomen als relatief jonge continentale korst bij subductie onder het oude craton is geschoven, waarbij dat craton als het ware stukken van die korst heeft afgeschraapt en vastgehouden. Dat totaal nieuwe idee over hoe de continenten van onderen aangroeien klopt in ieder geval met wat bekend is geworden op basis van xenolieten en xenocrysten.

Referenties:
  • Yuan, H. & Romanowicz, B., 2010. Lithospheric layering in the North American craton. Nature 466, p. 1063-1068.

Tekeningen: Barbara Romanowicz, Berkeley Seismological Laboratory, University of California, Berkeley, CA (Verenigde Staten van Amerika). Foto’s: University of Berkeley.

1086 Geen nanodiamantjes in Jonge Dryas, en ook geen inslag
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Toen de laatste ijstijd op zijn eind liep, kwam er plotseling - omstreeks 12.900 jaar geleden - nog een heel koude tijd (de Jonge Dryas), waarin de temperatuur op het noordelijk halfrond weer sterk daalde (in Amerika ging op dat moment de Indiaanse Clovis-cultuur te gronde, en op het hele noordelijk halfrond stierf bijna de gehele megafauna binnen korte tijd uit), terwijl die op het zuidelijk halfrond juist nog omhoog ging (zie Geonieuws 1084). Over de oorzaak van de temperatuurdaling op het noordelijk halfrond zijn diverse hypotheses opgesteld, zoals een verandering in het circulatiepatroon van de oceaanstromen. Een hypothese die eerder veel aandacht trok (zie Geonieuws 874) was dat de koude een gevolg was van een ‘nucleaire winter’ als gevolg van de inslag van een meteoriet met een doorsnede van 4 km. Die hypothese berustte onder meer op het voorkomen van een laag uit de Jonge Dryas waarin veel koolstofhoudende bolletjes met zeer kleine diamantjes (enkele nanometers groot) zouden voorkomen; ze zouden een gevolg zijn van de hoge temperatuur en druk die bij de inslag optrad, en ze zouden als gevolg van de inslag de ruimte in zijn geslingerd en zo over een groot gebied verspreid zijn geraakt.


De Arlington Canyon op het eiland Santa Rosa (California)
waar materiaal voor het onderzoek werd verzameld
foto Andrew Scott).

Al eerder werden er argumenten aangevoerd waarom een dergelijke inslag zeer onwaarschijnlijk is (zie Geonieuws 1036). Nu lijkt het er zelfs op dat het laatst overgebleven argument voor de inslag - de nanodiamantjes - niet langer te handhaven is. De nanodiamantjes waarover eerder werd gerapporteerd, bestaan uit lonsdaleiet. Dat is een uitzonderlijke vorm waarin de koolstofatomen niet, zoals bij ‘gewone’ diamant, een kubische kristalvorm hebben, maar een hexagonale kristalvorm (net als grafiet). Dit lonsdaleiet is alleen bekend uit meteorieten en van plaatsen waarvan bekend is dat er een meteoriet is ingeslagen.


De bemonsterde sectie (foto Tyrone Daulton).
bij Smilodon: Schedel van de sabeltandtijger,
die de Jonge Dryas niet overleefde.

Onderzoekers hebben nu de desbetreffende laag uit het begin van de Jonge Dryas opnieuw bemonsterd en onderzocht op het voorkomen van lonsdaleiet. Noch deze vorm noch de kubische vorm van diamant werd echter aangetroffen. Wel vonden ze koolstof met een hexagonale roosterstructuur, maar daarbij ging het niet om lonsdaleiet maar om vormen die nauw verwant zijn met grafiet (grafeenoxide en grafeen/grafaanoxide). Dat materiaal kwam in alle onderzochte monsters voor. Hetzelfde materiaal vonden de onderzoekers echter ook in koolstofbolletjes die dateerden van duidelijk voor of duidelijk na de Jonge Dryas. Ze denken daarom dat bij het eerdere onderzoek de aangetroffen koolstof verkeerd is geanalyseerd.


De wolharige mammoet die omstreeks 13.000 jaar geleden uitstierf.


Karakteristieke pijlpunt uit de in de
Jonge Dryas verdwenen Clovis-cultuur.


De onderzoeker die destijds meldde nanodiamantjes te hebben gevonden, Douglas Kennett (een archeoloog), vindt het nieuwe onderzoek “slechte wetenschap”. Hij stelt: “De claim dat we diamant verkeerd hebben gedetermineerd is fout, misleidend en incorrect”, maar hij wil een en ander niet toelichten.


Onderzoeker Tyrone Daulton.

.

Referenties:
  • Daulton, T.L., Pinter, N. & Scott, A.C., 2010. No evidence of nanodiamonds in Younger Dryas sediments to support an impact event. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107, doi:10.1073/pnas.1003904107.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Tyyrone Daulton en Diana Lutz, Washington University, St. Louis, MO (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl