NGV-Geonieuws 172

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Oktober 2010, jaargang 12 nr. 7

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 1087 Zonnevlammen beïnvloeden snelheid van radioactief verval
  • 1088 Fossielen uit Burgess Shale hebben evenknie
  • 1089 Waarnemingsstations geïnstalleerd onder de zeebodem
  • 1090 Ordovicische atmosfeer was niet extreem rijk aan CO2
  • 1091 Extreem snelle fase in vroegere ‘ompoling’
  • 1092 ‘Wortels’ onder cratons overleven door waterarm olivijn
  • 1093 En weer een vreemde dino ...
  • 1094 Perovskiet van de grenszone tussen mantel en kern
  • 1095 Hoorns, hoorns en nog meer hoorns
  • 1096 Fossiele pinguïn staat er gekleurd op
  • 1097 Dino’s waren nóg groter
  • 1098 Na perovskiet komt post-perovskiet
  • 1099 Nieuw licht op oorsprong van primaten

    << Vorige uitgave: 171 | Volgende uitgave: 173 >>

1087 Zonnevlammen beïnvloeden snelheid van radioactief verval
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Bijna alle ‘absolute’ ouderdomsbepalingen in de geologie zijn radiometrisch van aard, d.w.z. dat ze gebaseerd zijn op metingen van de verhouding tussen radioactieve isotopen en hun vervalproducten. Deze methode is gebaseerd op de empirisch vastgestelde bevinding dat de halfwaardetijd van een bepaald isotoop constant is. Dat wil zeggen dat na 1 halfwaardetijd (bijv. 1000 jaar) de helft van dat isotoop is vervallen tot een of meer vervalproducten. Na nog eens 1000 jaar is van het resterende deel van de radioactieve isotoop opnieuw de helft vervallen (er is dan dus nog een kwart over van de oorspronkelijke hoeveelheid), enz. De geologische tijdschaal is in feite geheel hierop gebaseerd.

Tot ieders verrassing lijkt de aanname van een constante halveringstijd echter niet helemaal op te gaan. Deze voor natuurkundigen (maar ook geologen) nogal schokkende bevinding is geen resultaat van gericht onderzoek, maar was de uitkomst van een onderzoek naar een methode voor het opstellen van een reeks van willekeurige nummers; daarbij werd gebruik gemaakt van het verschil tussen de halfwaardetijd van cesium-137 en de kans dat een bepaald atoom van Cs-137 op een bepaald moment zou vervallen. De onderzoekers vonden daarbij in de literatuur iets verschillende resultaten van metingen van de halfwaardetijd van dit isotoop.

Daardoor geïntrigeerd, startten ze een verdergaand literatuuronderzoek, waaruit bleek dat langdurige metingen van de halfwaardetijd van silicium-32 en radium-226 kleine variaties vertoonden die seizoensgebonden waren: de isotopen vervielen ‘s winters iets sneller dan ‘s zomers. Aanvankelijk werd gedacht dat de gemeten verschillen samen moesten hangen met de meetapparatuur(beïnvloeding door bijv. seizoen gebonden temperatuur verschillen), maar dat bleek niet het geval.


De meest gedetailleerde foto van een zonnevlek
in zichtbaar licht, genomen met de 1.6 m
New Solar Telecope (BBSO/NJIT).


Energiestromen (magnetische activiteit)
aan het zonne-oppervlak (BBSO/NJIT).


De natuur zelf verschafte een oplossing. Op 13 december 2006 zorgde een zonnevlam voor een duidelijke toename van de hoeveelheid uitgezonden deeltjes en straling. Een onderzoeker die bezig was met het meten van de halfwaardetijd van mangaan-54 merkte op dat die tijd iets korter werd. Dat begon echter al ongeveer een dag voor het optreden van de zonnevlam. Onderzoekers realiseerden zich dat dit een methode bood om het optreden van een zonnevlam te voorspellen, wat nuttig is in verband met de bescherming van astronauten en apparatuur in de ruimte.

Opmerkelijk was echter dat de waarneming werd gedaan tijdens de nacht. Dat betekent dat, als de gemeten verkorting van de halfwaardetijd te maken had met de zonnevlam, iets door de zon moest zijn uitgestoten dat dwars door de aarde heen was gegaan. Alleen neutrino’s - vrijwel gewichtsloze elementaire deeltjes die zich bijna met de snelheid van het licht voortbewegen en die zich op geen enkele manier iets van materie lijken aan te trekken - kwamen daarvoor in aanmerking.


Opname van de zon bij 304 nm (heliumlijn)
waardoor de ‘wolken’ van uitgestoten
materiaal zichtbaar zijn (SDL).


De New Solar Telecope in het San Bernardino Gebergte
(BBSO/NJIT,
foto Alla Shumko).


Maar kon ook worden bewezen dat deeltjes die werden uitgezonden door de zon werkelijk de vervalsnelheid van radioactieve isotopen op aarde beïnvloeden? Een emeritus hoogleraar in de toegepaste natuurkunde, Peter Sturrock, werd bij toeval ingeschakeld. Sturrock is een specialist op het gebied van de processen die in het inwendige van de zon actief zijn. Hij realiseerde zich dat de hoeveelheid neutrino’s die de zon onophoudelijk de ruimte instuurt (en dus ook naar de aarde) varieert met een regelmaat die verband houdt met de omwenteling van de zon om zijn eigen as. Hij raadde de onderzoekers daarom aan om na te gaan of de verschillen in de halfwaardetijden van de onderzochte isotopen ook varieerden met de omwentelingssnelheid van de zon.


Emeritus hoogleraar toegepaste
natuurkunde Peter Sturrock (SU).

Het bleek dat de variaties in de halfwaardetijden een cyclus vertonen van 33 dagen. Dat kwam als een verrassing, want een volledige omwenteling van het oppervlak van de zon duurt 28 (aardse) dagen. Sturrock meent daarom nu dat de kern van de zon - waar kernreacties neutrino’s produceren - kennelijk langzamer draait dan het zonne-oppervlak. Het omgekeerde zou eerder te verwachten zijn, en er is dan ook vooralsnog geen verklaring voor. Evenmin is er nog een verklaring hoe variaties in de hoeveelheid neutrino’s die de aarde bereiken hier de halfwaardetijd van radioactieve isotopen kunnen beïnvloeden. Het lijkt met alle bekende natuurkundige wetten te spotten. Het alternatief is echter dat de beïnvloeding niet plaats vindt door neutrino’s, maar door iets anders (een nog onbekend type deeltje of straling) dat door de zon wordt uitgezonden. En die mogelijkheid is minstens zo intrigerend voor natuurkundigen en astronomen.

Referenties:
  • Stober, D., 2010. The strange case of solar flares and radioactive elements. Stanford Report 8-23-2010, 3 pp.

Foto’s: Big Bear Solar Observatory (BBSO), New Jersey Institute of Technology (NJIT), NASA Solar Dynamics Laboratory (SDL) en Stanford University (SU).

1088 Fossielen uit Burgess Shale hebben evenknie
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 mid-cambrische Burgess Shales in Canada is bij paleontologen wereldberoemd sinds in het Yoho National Park in 1909 fossielen in deze afzettingen werden ontdekt die buitengewoon goed bewaard zijn gebleven, ook wat betreft weke delen (veel van de fossielen hebben zelfs helemaal geen in- of uitwendig skelet gehad). De fossielen, die een goede indruk geven van de explosie van leven die in het Cambrium plaatsvond, werden ontdekt aan de zuidwestelijke kant van een rug, op een relatief kleine en moeilijk bereikbare plaats.

Nu blijkt dat in 2008, op slechts 40 km van de vindplaats in de Burgess Shale, een soortgelijke fauna is ontdekt in de Stephen Formatie, die een ondiepe mariene afzetting vertegenwoordig. Deze formatie is in ouderdom (505 miljoen jaar) vergelijkbaar met de Burgess Shale. De vindplaats, op een steile helling vlak bij de Stanley gletsjer in het Kootenay National Park, is ook bepaald niet gemakkelijk bereikbaar (het team moest gebruik maken van een helicopter), maar ligt in een relatief dunne laag die vrijwel overal in het zuidelijke deel van de Canadese Rocky Mountain voorkomt, maar nog nauwelijks op fossielen is onderzocht. Dat opent dus goede perspectieven, want alleen al van de nu beschreven vindplaats zijn zo’n 1000-2000 fossielen verzameld (merendeels geleedpotigen en wormen), met nu al acht nieuwe soorten (van organismen zonder harde delen). Inmiddels zijn er ook al fossielen verzameld in drie andere vindplaatsen in de Stephen Formatie.


De garnaalachtige arthropode Stanleycaris
hirpex
n. gen., n. sp.


Vrijwel compleet exemplaar van
de spons Diagoniella cyathiformis.


Een van die acht nieuwe soorten is Stanleycaris hirpex, die een van de grootste roofdieren van zijn tijd moet zijn geweest. Dit dier was meer dan een meter groot en het had grote klauwen om zijn prooi te grijpen. Dat zal niet al te moeilijk zijn geweest, want vrijwel alle andere organismen waren slechts enkele tot ca. 20 cm groot. Kleine details van de diverse organismen (zoals ogen en kieuwen) zijn in veel gevallen prachtig gefossiliseerd, en kunnen dus veel informatie opleveren over de ontwikkeling van de complexe levensvormen die in het Cambrium ontstonden.


Het raadselachtige, molluskachtige fossiel
Haplofrentis carinatus.


De Stanley Gletsjer in het Kootenay National Park,
vlakbij de vindplaats.


De ontdekking van de fossielen in de Stephen Formatie maakt het nodig om enkele eerdere opvattingen te herzien. De fossielen uit de Burgess Shale werden namelijk gevonden op een plaats die vroeger - in een tropische zee -aan de voet van een klif moet hebben gelegen. Aangenomen werd dat de laag waarin de fossielen werden gevonden was gevormd door modderstromen vanaf de steile kliffen. Dat zou ook de goede preservatie van de fossielen verklaren; de zachte modder zou zowel bescherming bieden tegen verpulvering en samen persing en tegen verrotting van de weke bestanddelen. Bij de vindplaatsen in de Stephen Formatie is echter geen sprake van nabije steilwanden, dus kan een klif noch voor het leefmilieu noch voor de preservatie van doorslaggevend belang zijn geweest.


Onderzoeksleider Jean-Bernard Caron
verzamelt materiaal voor het onderzoek.


Transport vond grotendeels plaats
per helicopter.


Het is nog niet volledig duidelijk of de in de Stephen Formatie gevonden fossielen ter plaatse hebben geleefd (op een uitgestrekte modderige ondiepe zeebodem), of dat ze - over een langere of kortere afstand - naar hun vindplaats zijn getransporteerd. Er zijn echter structuren gevonden die op kruipsporen wijzen, wat zou betekenen dat er in ieder geval levende organismen actief zijn geweest.

Referenties:
  • Caron, J.-B., Gaines, R.R., Gabriela Mángano, M., Streng, M. & Daley, A.C., 2010. A new Burgess ShaleBtype assemblage from the "thin" Stephen Formation of the southern Canadian Rockies. Geology 38, p. 811-814.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Jean-Bernard Caron, Department of Natural History - Palaeobiology, Royal Ontario Museum, Toronto, Ontario (Canada).

1089 Waarnemingsstations geïnstalleerd onder de zeebodem
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde !

De grenzen van geologisch onderzoek worden steeds verder verlegd. Sinds september is het nu ook mogelijk om direct waarnemingen te doen op de bodem van de oceaan én daaronder. Dat is te danken aan de installatie van twee (onbemande) waarnemingsstations in daartoe gemaakte boorgaten in de Stille Oceaan, op zo’n 200 km uit de kust van Vancouver Island (British Columbia, Canada). De werkzaamheden hiervoor werden gedurende juli-september uitgevoerd vanaf het onderzoeksschip JOIDES Resolution in het kader van expeditie 327 van het Integrated Ocean Drilling Program (IODP).


Locatie van de observatoria in de Stille Oceaan.


Werkzaamheden aan een van de observatoria
aan dek van de JOIDES Resolution.


Gedurende de expeditie werden twee boorgaten geboord van 530 m diep. Daarin zijn de observatoria geplaatst. Ze zitten als ‘kurken’ in de boorgaten, en ze worden daarom liefkozend ‘corks’ genoemd (officieel spreekt met van CORK: Circulation Obviation Retrofit Kit). Met de apparatuur die in deze ‘corks’ is aangebracht, kunnen activiteiten in en de opbouw van de bovenste oceaanbodem worden bestudeerd. Bekend is dat de oceanische aardkorst uit talrijke segmenten is opgebouwd. Hoe die segmenten met elkaar in contact staan, en hoe ze op elkaar inwerken, is vrijwel onbekend. Met de apparatuur kunnen daartoe op tal van dieptes monsters worden genomen en gegevens worden verzameld over onder meer druk, temperatuur, chemie en microbiologie van de oceanische korst. Dergelijke gegevens zijn nauwelijks of helemaal niet op een andere wijze te verkrijgen. Bovendien kunnen de waarnemingen lange tijd doorgaan, zodat ook veranderingen in de diverse waarden kunnen worden opgemerkt.


Een van de observatoria aan boord van het
onderzoeksschip JOIDES Resolution.

Een van de aspecten waaraan veel aandacht zal worden besteed is de waterinhoud van de oceanische korst ter plaatse. De oceanische korst is het grootste watervoerende pakket op aarde: de hoeveelheid zout water erin bedraagt 20-30 miljoen kubieke kilometer, ongeveer evenveel als de hoeveelheid zoet water die in de vorm van landijskappen en gletsjers is opgeslagen. Deze hoeveelheid is ongeveer 2000 maal groter dan de totale hoeveelheid zoet water die jaarlijks de hydrologische cyclus doorloopt.


Laswerkzaamheden aan de ‘trechter’ waardoor
de boorapparatuur het boorgat wordt ingeleid.

Net als grondwater op de continenten is ook het ‘grondwater’ in de oceanische korst voortdurend in beweging. Tot nu toe was echter onbekend van waar naar waar dit water zich bewoog, omdat niet - zoals op het land wel mogelijk is - tracers in de vorm van kleurstoffen of radioactieve isotopen aan het water konden worden toegevoegd op een bepaalde plaats, om na te gaan hoe snel en in welke richting(en) dat water zich verplaatst. Dat wordt met behulp van de ‘corks nu wel mogelijk. Eerste proeven die hiertoe tijdens expeditie 327 werden uitgevoerd, leverden al het bewijs hiervoor.


Onderzoekers Takeshi Tsuji en Andy Fisher met
expeditieleider Katerina Petronotis.


Onderzoekster Beth Orcutt verzorgt het microbiologisch
onderzoek.


Ook werden al gesteentesplinters en mineralen vanuit de ‘corks’ ‘overboord’ gezet om na te gaan welke micro-organismen zich erin of erop zullen vestigen. Die stukjes gesteenten met hun eventuele micro-organismen zullen volgend jaar weer worden opgepikt. Uit de resultaten hoopt men dan te kunnen opmaken of het huidige idee dat de oceanische korst tot op grote diepte een uitbundig micro leven kent, juist is. Uiteraard wil men dan ook te weten komen onder welke condities (o.a. temperatuur en druk) dat micro leven in de korst het best gedijt.

Referenties:
  • NSF, 2010. Subseafloor observatories installed to run dynamic experiments. National Science Foundation Press Release 10-161, 4 pp.

Illustraties: Integrated Ocean Drilling Program (IODP).

1090 Ordovicische atmosfeer was niet extreem rijk aan CO2
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Gedurende het Laat-Ordovicium (460-445 miljoen jaar geleden) was de atmosferische CO2-concentratie veel lager dan tot nu toe werd aangenomen. Het lijkt er nu op dat de klimaatgordels gedurende het Laat-Ordovicium veel gelijkenis vertoonden met de huidige.

Juist voor het Ordovicium werd aangenomen dat er, vergeleken met nu, een extreem hoge atmosferische CO2-concentratie bestond. Die hoge concentratie, tot wel twintigmaal zo hoog als nu, was overigens al lange tijd “verdacht”, omdat in het Laat-Ordovicium een periode met een of meerdere ijstijden is geweest met zeer lage temperaturen die een van de grootste massa-uitstervingen uit de aardgeschiedenis heeft veroorzaakt.


De Chitinozoa Armoricochitina nigerica
(ca. 0,3 mm groot) was een belangrijke
component van de poolfauna gedurende
de ijstijd van het Laat-Ordovicium


Graptolieten uit de tijd dat de
Laat-Ordovicische ijstijd plaatsvond


Om licht in deze duistere materie te brengen, heeft een internationale onderzoeksgroep proberen uit te zoeken hoe de diverse klimaatgordels op aarde waren gesitueerd tijdens het Laat-Ordovicium. Ze deden dat aan de hand van de verspreidingspatronen van chitinozoën, een groep nog steeds raadselachtige microfossielen die deel uitmaakten van het zoöplankton (mogelijk waren chitinozoën de eikapsels van andere - intussen uitgestorven - organismen die deel uitmaakten van het zoöplankton). Het huidige zoöplankton bevat assemblages van soorten die duidelijk verschillen per klimaatgordel. De logische gedachte bij het onderzoek was uiteraard dat een soortgelijke relatie tussen klimaatgordel en zoöplankton ook in het Laat-Ordovicium moet hebben bestaan.


Het Conway Kasteel in Gwynedd (Noord-Wales),
gebouwd op zandstenen uit de Laat-Ordovische
ijstijd.

Inderdaad leverden de Ordovicische chitinozoën het beeld op van aanvankelijk koude poolgebieden en warmere wateren op meer gematigde breedte. De positie van de diverse klimaatgordels veranderde duidelijk toen de temperatuur op aarde begon te dalen in de aanloop naar de Laat-Ordovicische ijstijd. Het patroon veranderde daarbij op dezelfde wijze als in het Pleistoceen als een interglaciale (warmere) tijd overging in een ijstijd. Het ging dus om een “modern” patroon, wat het uiterst onwaarschijnlijk maakt dat de atmosferische CO2-concentratie zo hoog was als tot nu toe algemeen werd aangenomen. Waarschijnlijk ging het tijdens de ijstijd overigens nog altijd om een concentratie die vijfmaal zo hoog was als voor het begin van de industriële revolutie. Dat de temperatuur ondanks de hoge CO2-concentratie zo laag was, moet waarschijnlijk worden toegeschreven aan het feit dat de zon in het verre verleden minder fel scheen dan nu, en dus minder zonnewarmte leverde.

Referenties:
  • Vandenbroucke, T.R.A., Armstrong, H.A., Williams, M., Paris, F., Zalasiewicz, J.A., Sabbe, K., Nolvak, J., Challands, T.J., Verniers, J. & Servais, T., 2010. Polar front shift and atmospheric CO2 during the glacial maximum of the Early Paleozoic Icehouse. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, doi:10.1073/pnas.1003220107, 4 pp.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Thijs Vandenbroucke, Géosystèmes, Université Lille 1, Villeneuve d’Ascq Cedex (Frankrijk).

1091 Extreem snelle fase in vroegere ‘ompoling’
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Geofysica ! Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde !

De magnetische noord- en zuidpool van de aarde zijn in het geologische verleden herhaaldelijk van plaats gewisseld. Dat gebeurt gemiddeld eens per elke paar honderdduizend jaar; voor het laatst gebeurde dat 780.000 jaar geleden en daarom wordt wel aangenomen dat een nieuwe ‘ompoling’ ophanden kan zijn. Het geleidelijk afnemen van de sterkte van het aardmagnetisch veld gedurende de laatste 150 jaar zou daarvoor een aanwijzing kunnen zijn.


Sheep Creek in de Amerikaanse Staat Nevada,
waar de snelle ompoling in een lavapakket
werd vastgesteld.


De rand van de Sheep Creek Range, naar het
noordwesten gezien.


Hoe een ‘ompoling’ plaatsvindt, is niet precies bekend. Volgens sommigen zou de sterkte van het veld afnemen tot 0 (nul) om daarna weer toe te nemen maar met omgekeerde polariteit. Anderen menen daarentegen dat de richting van het aardmagnetisch veld langzaam verandert als gevolg van veranderende stromingspatronen in het inwendige der aarde. Hoe dan ook, een ‘ompoling’ zal grote gevolgen hebben voor onze maatschappij, maar daarbij speelt zeker de snelheid van de ‘ompoling’ een rol. Op basis van gegevens over eerdere ‘ompolingen’ wordt aangenomen dat een ‘ompoling’ zo’n 4000 jaar duurt.


Het aardmagnetisch veld dankt zijn bestaan
aan het feit dat de aarde een staafmagneet is.


De supergeleidende magnetometer met daarop
het geautomatiseerde systeem voor monster-
behandeling, geplaatst in een kamer waarin
het aardmagnetisch veld geen invloed heeft.


Er is echter al eerder (1995) vastgesteld dat een eerdere ‘ompoling’ veel sneller moet zijn gegaan. De gegevens die daarvoor werden aangedragen op basis van metingen van het paleomagnetisme in gesteenten uit de Amerikaanse staat Oregon, bij Steens Mountain, werden niet serieus genomen maar beschouwd als een gevolg van foutieve gesteente monsters of foutieve metingen. Nu zijn er echter wel degelijk aanwijzingen gevonden die erop wijzen dat gedurende een ‘ompoling’ proces in ieder geval zeer snelle fases kunnen optreden.

De laatste aanwijzingen zijn gebaseerd op metingen van het paleomagnetisme in lavapakketten in de Amerikaanse staat Nevada, bij Battle Mountain in de Sheep Creek Range. De onderzoekers maten het magnetisme in opeenvolgende lavapakketten (de magnetische mineralen daarin richtten zich bij de afkoeling volgens het toen heersende aardmagnetisch veld). Daarbij bleek één van de pakketten (lava 20) een gecompliceerd beeld te vertonen. De lava begon na uitvloeiing af te koelen, maar werd binnen een jaar weer verhit doordat er een nieuw lavapakket (lava 21) overheen stroomde. Daarbij werden de magnetische mineralen in het bovenste deel van lavapakket 20 geremagnetiseerd volgens het aardmagnetisch veld dat toen heerste. De nieuwe oriëntatie van de mineralen bleek maar liefst 53 te verschillen van de oriëntatie in de oudere delen van lava 20. Dat betekende dus een richtingsverandering van het aardmagnetisch veld van minimaal een graad per week. Dat is nog steeds veel minder dan de oudere metingen in Steens Mountain (6 per dag!) maar toch extreem: het zou immers betekenen dat de complete ‘ompoling’ slechts vier jaar in beslag zou nemen.


De lavapakketten 20 en 21, waartussen
het aardmagnetisch veld sterk veranderderde.


Monstername door onderzoeksleider
Scott Bogue (top), medeonderzoeker
Jonathan Glen (rechtsonder),
Nick Jarboe (langs de wand) en
Claire Bouligand (rode hoed).


Daarin geloven de onderzoekers zelf overigens niet. Ze zijn van mening dat het zeer waarschijnlijk is dat de richtingsverandering die kennelijk bij ‘ompoling’ optreedt met horten en stoten gaat. Ze zouden dus, net als de onderzoekers van Steens Mountain, toevallig zo’n fase van snelle verandering hebben aangetroffen.


Onderzoeker Jonathan Glen aan de basis van lavapakket 20.


Lavapakket 20 in het midden van de foto,
bij de top van Sheep Creek Range.


Ook nu ondervindt de ontdekking weer veel scepsis. Die is vooral gebaseerd op het feit dat geofysici zich geen proces kunnen voorstellen waardoor in de vloeibare buitenkern van de aarde zulke snelle veranderingen in het aardmagnetisch veld kunnen worden teweeggebracht. De onderzoekers maakt dat weinig uit; ze menen dat je de praktijk niet moet verklaren op basis van bestaande theorieën, maar dat de feiten moeten spreken en dat de theoretische verklaringen daaraan moeten worden aangepast.

Referenties:
  • Bogue, S.W. & Glen, J.M.G., 2010. Very rapid geomagnetic field change recorded by the partial remagnetization of a lava flow. Geophysical Research Letters, doi:10.1029/2010GL044286.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Scott Bogue, California Geological Survey, Menlo Park, CA (Verenigde Staten van Amerika). Tekening: NASA.

1092 ‘Wortels’ onder cratons overleven door waterarm olivijn
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De continue beweging van de aardkorst ( ontstaan, breken en weer smelten van stukken aardkorst -schollen tectoniek) heeft in de loop der geologische tijd bijna alle ooit ontstane gesteenten van de aardkorst en de buitenmantel ‘gerecycled’. Alleen op de oude, precambrische schilden (cratons) komen nog (relatief) veel oude gesteenten voor. Onder die cratons bevinden zich ‘wortels’ die bestaan uit mantelmateriaal, en die ver in de rest van de aardmantel doordringen. Ze zitten daar veilig, omdat de harde, stevige cratons niet of nauwelijks worden vervormd door gebergtevorming of andere plooiingen. Daarom bevatten die wortels ook zeer oude gesteenten.

De ‘wortels’ ontstonden in het verre geologische verleden (3-2,5 miljard jaar geleden) tijdens fasen van opsmelting. Daarbij werden de elementen calcium, aluminium en ijzer voor een groot deel verwijderd. Dat zijn juist de elementen die deel uitmaken van zware mineralen. De wortels zijn daardoor lichter dan het omringende mantelmateriaal. Daarom zakken ze niet in de aardmantel weg, maar blijven als het ware tegen de onderkant van de cratons aangedrukt zitten. Ze dobberen zo op een veilige plaats op de convectiestromen in de aardmantel.

Echter, die convectiestromen zouden volgens geofysische berekeningen de wortels van onderaf moeten eroderen, omdat die zich na de opsmelting en afkoeling bevinden temidden van relatief heet materiaal, met als logisch gevolg opwarming. Het resultaat zou dan ook geleidelijke opname in de convectiestromen van de aardmantel moeten zijn. Toch zijn de wortels nog aanwezig. Om dat te verklaren is een groter viscositeits contrast met het omringende mantelmateriaal nodig dan nu wordt aangenomen.

Nu zijn duidelijke aanwijzingen gevonden dat de viscositeit van de ‘gewone’ aardmantel inderdaad veel geringer is dan die van de wortels. Die aanwijzingen zijn gevonden na analyse van gesteenten die uit het onderste deel van een wortel omhoog zijn gekomen. Zo’n 100 miljoen jaar geleden werd het Kaapvaal craton namelijk doorboord door gasrijk magma (dat leidde tot de fameuze kraterpijpen met diamanthoudende kimberlieten). Dat magma kwam van dieptes tot 200 km onder het uiteinde van de wortels, en bereikte in ca. 4 uur het aardoppervlak, waar het explosieve erupties veroorzaakte.


Luchtfoto van de mijn in Kimberley. Het getoonde
handstuk werd verzameld op de storthoop in het
midden van de foto.


Handstuk van de wortel van de aardmantel
uit Kimberley (Zuid-Afrika) met olivijn
(donkergroen), enstatiet (wit tot groen),
diopsied (smaragdgroen) en granaat (paars).


Op zijn weg omhoog nam het magma mantelmateriaal mee(peridotiet met vooral olivijn en geringere hoeveelheden pyroxenen en granaat). Het diepste materiaal kwam van ca. 200 km onder het aardoppervlak, en bestond uit materiaal van ca. 3 miljard jaar oud. Omdat olivijn veruit het meeste voorkomt in peridotiet, bepaalt dit mineraal de viscositeit (rheologische eigenschappen) van het gesteente. Uit analyses van peridotietmonsters afkomstig van verschillende dieptes bleek dat onder 180 km het watergehalte van de olivijn begint af te nemen met verder toenemende diepte; de olivijn uit de basis van de wortel van het Kaapvaal craton ( 200 km diepte) bevat nauwelijks nog enig water. Als gevolg daarvan is deze olivijn zeer hard en moeilijk te deformeren of te breken. Die hardheid levert precies het viscositeits verschil op met het omringende mantelmateriaal dat nodig is om het voortbestaan van de wortel gedurende miljarden jaren te verklaren.

Referenties:
  • Peslier, A.H., Woodland, A.B., Bell, D.R. & Lazarov, M., 2010. Olivine water contents in the continental lithosphere and the longevity of cratons. Nature 467, p. 78-82.

Foto’s (David R. Bell) welwillend ter beschikking gesteld door Nikki Staab, School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Tempe, AZ (Verenigde Staten van Amerika).

1093 En weer een vreemde dino ...
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Hoe merkwaardig sommige dinosauriërs ook zijn, er worden voortdurend restanten gevonden van nieuwe soorten die minstens zo vreemd zijn. Dat geldt ook voor de onlangs gevonden Concavenator corcovatus. Het gaat om een exemplaar van ca. 6 m lang, dat werd gevonden in 130 miljoen jaar oude gesteenten van de Calizas de La Huérguina Formatie op het Las Hoyas Plateau in Midden-Spanje (Barremien, Vroeg Krijt). De formatie is een rijke vindplaats van goed gepreserveerde fossielen, soms nog met herkenbare afdrukken van weke delen.


Het holotype van Concavenator corcovatus.

Het uiterlijk was op zichzelf al vreemd, want het bijna complete skelet toont een aantal sterk vergrote rugwervels die erop duiden dat het dier ofwel een enorme bult moet hebben gehad, ofwel (wat waarschijnlijker lijkt) een soort zeil. Het blijft natuurlijk gissen waarvoor een dergelijk zeil kan hebben gediend, maar het zou kunnen dat daarmee in zijaanzicht het beeld van een veel groter dier werd gewekt, waardoor mogelijke aanvallers zouden kunnen worden afgeschrikt. Ook wordt geopperd dat het zeil gediend zou kunnen hebben om zo de lichaamsoppervlakte te vergroten, waardoor een betere koeling mogelijk zou zijn geweest in het leefmilieu van Concavenator, dat vergelijkbaar moet zijn geweest met de Everglades in Florida. Indien het zou gaan om een bult, zou het mogelijk (net als bij kamelen en dromedarissen) om een vetvoorraad kunnen zijn geweest die het dier in staat zou hebben gesteld om perioden zonder voldoende voedsel te overleven.

Het is overigens niet de eerste keer dat er een dino met (mogelijk) een bult is gevonden. Al eerder werd een bult gereconstrueerd voor Becklespinax. Hoewel er diverse punten van overeenkomst zijn, zijn Concavenator en Becklespinax echter twee aparte soorten.

Voor specialisten is Concavenator echter vooral interessant vanwege rijen bobbels die op de ellepijpen zijn aangetroffen. Die tonen namelijk grote gelijkenis met vergelijkbare botten (bijv. bij kalkoenen) waarin de slagpennen van de vleugels zitten verankerd. Tot nu toe waren dergelijke, op veren wijzende, structuren alleen bekend van de veel latere Coelosauria, waartoe onder meer Tyrannosaurus rex en Velociraptor behoren. Concavenator behoort niet tot de Coelosauria maar tot de Allosauroidea, een groep waarbij nooit eerder aanwijzingen voor veren zijn gevonden.


Concavenator had een zeil of een bult op zijn
rug, en mogelijk slagpennen op zijn voorpoten
(tekening Raúl Martín).


Op de ellepijp van Concavenator (boven) zit een rij bobbels
die grote overeenkomst vertonen met die bij kalkoenen op de
plaats waar slagpennen verankerd.


Het lijkt niet erg waarschijnlijk dat veren zich, onafhankelijk van elkaar, in twee groepen dino’s hebben ontwikkeld. Het ligt daarom meer voor de hand om te veronderstellen dat de gezamenlijke voorouder van beide groepen, de Neotetanurae, al veren gehad heeft . Dino’s van deze groep leefden al in het Midden Jura ( 175-161 miljoen jaren geleden) en als deze veronderstelling correct is zou dat betekenen dat de eerste verschijning van vogelachtige dinosauriërs ver in de tijd wordt teruggebracht.

Referenties:
  • Ortega, F., Escaso, F. & Sanz, J.L., 2010. A bizarre, humped Carcharodontosauria (Theropoda) from the Lower Cretaceous of Spain. Nature 467, p. 203-206.

Figuren: Darren Naish.

1094 Perovskiet van de grenszone tussen mantel en kern
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 Mineralen !

Op 2900 km diepte gaat de aardmantel over in de aardkern. Hoewel de mantel vast is en de buitenkern vloeibaar, lijkt er sprake van een overgangszone. Daarvan is buitengewoon weinig bekend, omdat gesteenten van die diepte nooit het aardoppervlak hebben bereikt. Bijna alles wat we ervan weten berust op de interpretatie van geofysische gegevens. Zo neemt de snelheid van seismische schokgolven plotseling af, soms tot niet meer dan 70% van de oorspronkelijke waarde, als ze dicht bij de mantel/kern-grens komen. Daaruit is onder meer opgemaakt dat de gesteenten in de onderste mantel deels gesmolten zijn, en dat er in die mysterieuze overgangszone sprake moet zijn van een soort magma-oceaan. Dat lijkt nu bevestigd te worden door experimenten, waarbij peridotiet (het gesteente waaruit de aardmantel waarschijnlijk grotendeels is opgebouwd) tot smelten is gebracht bij een temperatuur van 4200 K.

De druk in de grenszone tussen mantel en kern is ongeveer 1,4 miljoen maal zo hoog (140 gigapascal) als aan het aardoppervlak, en de temperatuur ligt boven de 4000 K. Dat betekent dat er chemische reacties kunnen plaatsvinden waarvan we geen enkel idee hebben. Ook kan materie in een vorm verkeren die ons onbekend is. Toch is het mogelijk om die omstandigheden op laboratoriumschaal na te bootsen, zij het alleen op een zodanig kleine schaal (enkele micrometers) dat daaruit slechts conclusies met beperkte waarde kunnen worden getrokken.

Bij deze experimenten gaat het om een soort cel waarin materie kan worden opgesloten die vervolgens zodanig onder druk en verhoogde temperatuur wordt gebracht dat de omstandigheden vergelijkbaar zijn met die op de mantel/kern-grens. Bij de nu uitgevoerde experimenten was de in de cel geplaatste materie chemisch vergelijkbaar met die van peridotiet. Na blootstelling aan de extreme omstandigheden was dit materiaal in verschillende vaste en vloeibare stoffen omgezet. Het brokje materiaal, van ongeveer een honderdste millimeter in doorsnede, bestond toen uit een fijne massa die een vorm van perovskiet [(Mg,Fe)SiO3] vertegenwoordigt (een mineraal met vrijwel dezelfde samenstelling als peridotiet; het kan worden beschouwd als een hoge-druk variant, die waarschijnlijk peridotiet in het diepere deel van de aardmantel vervangt). De perovskiet is lichtgrijs gekleurd op de foto (de donkere aders en vlekken op de foto zijn aangerijkt aan ijzer).

Het brokje materiaal is onderzocht met gespecialiseerde aparatuur, vergelijkbaar met röntgen analyse. Uit deze röntgenanalyse kon worden opgemaakt welke mineralen het eerst waren gesmolten, en ook kon worden vastgesteld hoe de langzame smelting van het materiaal verliep met toenemende temperatuur en druk (d.w.z. met toenemende diepte in de aarde). Het belangrijkst voor het opsmelten bleek de temperatuur: 4200 K was duidelijk een drempelwaarde. Bij het opsmelten ontstonden ook vloeistoffen met een hoge dichtheid; deze vloeistoffen kunnen diverse chemische elementen bevatten. Met de behaalde resultaten hoopt men meer inzicht te krijgen in de ontwikkelingsgeschiedenis van de vroegste aarde.



SEM-opname van een stukje 'mantelmateriaal' op een koperen ondergrond.
De schaalstreep is 2 micrometer lang.

Referenties:
  • Fiquet, G., Auzende, A.L., Siebert, J., Corgne, A., bureau, H., Ozawa, H. & Garbarino, G., 2010. Melting of peridotite to 140 gigapascals. Science 329, p. 1516-1518.

Foto: 8 G. Fiquet.

1095 Hoorns, hoorns en nog meer hoorns
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Naast de gewone uitgave van Geonieuws zou misschien wel een aparte uitgave gewijd kunnen worden aan de nieuwe literatuur over dinosauriërs. Het is ongelooflijk hoeveel merkwaardige soorten er steeds weer worden gevonden, en tot wat voor opvallende conclusies dat soms leidt. Zo zijn er onlangs drie nieuwe soorten ontdekt bij veldwerk in een van de Amerikaanse Nationale Parken, Grand Staircase-Escalante National Monument in de staat Utah. Het gaat om Vagaceratops ivinensis, Utahceratops gettyi enKosmoceratops richardsoni. Zoals de namen al aangeven, behoren deze soorten tot de ceratopsiden, een groep dinosauriërs die gekenmerkt worden door grote hoorns (zie bijv. Geonieuws 1027); het bekendste geslacht is Triceratops.

Van de drie nieuwe soorten zijn Utahceratops en Kosmoceratops het meest opvallend; ze bezitten namelijk niet zomaar wat hoorns, maar ze zijn er uitzonderlijk rijk mee bedeeld. Utahceratops is de grootste, met een schedel van zo’n 2,3 m lang. Hij heeft niet alleen een lange hoorn over zijn neus, maar ook een aantal korte, zijwaarts gerichte, stompe hoorns bij zijn ogen. Daarmee wijkt hij af van alle andere ceratopside dino’s. Kosmoceratops heeft eveneens zijwaarts gerichte hoorns bij zijn ogen, maar die zijn veel langer en puntiger dan bij Utahceratops. In totaal heeft hij 15 hoorns: 1 op zijn neus, 1 boven elk oog, 1 op de bovenkant van iedere kaak, en 10 op de achterkant van de enorme ‘kraag’ (vgl. Geonieuws 1040). Dit maakt deze soort tot veruit de rijkst van hoorns voorziene dino.


Mike Getty (met Deanna Brandau) bij het
opgraven van een naar hem genoemd exemplaar
van Utahceratops gettyi.


Zijaanzicht van de schedel van Kosmoceratops
richardsoni



Het opgraven van een nieuwe dino.


Onderzoeksleider Scott
Sampson op de vindplaats
van de met veel 'hoorns'
versierde dino's.


Over de functie van zowel de hoorns als de ‘kraag’ bestaat nog steeds grote onzekerheid. Omdat geen enkele andere tot nu toe aangedragen verklaring hout snijdt, houden de meeste dino specialisten het nu maar op de moeilijk te controleren hypothese dat het ging om uiterlijke kenmerken die de kans op succes bij het vinden van een partner moesten vergroten (zoals de staart van een pauw).

Het gebied waar de nieuwe soorten werden gevonden maakt deel uit van een ca. 800.000 hectare groot woestijngebied dat volgens onderzoeksleider Sampson een van de laatste grote, nog nauwelijks onderzochte, gebieden van de Verenigde Staten is waarin grote hoeveelheden dinobotten te vinden zijn. Gedurende het Laat-Krijt, toen de zeespiegel hoog stond, was Noord-Amerika in twee delen gescheiden door een warme ondiepe zee die zich uitstrekte van de Noordelijke IJszee tot de Golf van Mexico. Het westelijke deel, waar de nieuwe dino’s zijn gevonden, wordt Laramidia genoemd. Dit gebied was rijk aan dino’s, vooral in een strook tussen de zee in het oosten en gebergten in het westen. Het gebied waar Utahceratops en Kosmoceratops leefden, in het zuidelijk deel van Laramidia, was moerasachtig en had een subtropisch klimaat.

Heel Afrika kent momenteel slechts vijf zeer grote zoogdieren. Laramidia had echter meer dan 25 dinosoorten die minstens zo groot waren, terwijl het gebied nog geen kwart van de oppervlakte van Afrika was. Hoe dat mogelijk was, is nog een van de talrijke onopgeloste raadselen. Mogelijk was Laramidia veel rijker aan voedsel gedurende het Krijt. Misschien ook hadden de dino’s een zeer langzame stofwisseling en hadden ze dus relatief weinig voedsel nodig (zoals ook bij de recente krokodillen het geval is).



De enorme schedel van
Utahceratops


Verspreiding van de diverse
dinosauriërs gedurende het
Campanien (76-73 miljoen jaar
geleden in Laramidia.


Referenties:
  • Sampson, S.D., Loewen, M.A., Farke, A.A., Roberts, E.M., Forster, C.A., Smith, J.A. & Titus, A.L., 2010. New horned dinosaurs from Utah provide evidence for intracontinental dinosaur endemism. PloS ONE 5 (9): e12292, doi:10.1371/journal.pone.0012292.

Illustraties: Utah Museum of Natural History, Salt Lake City, UT (Verenigde Staten van Amerika).

1096 Fossiele pinguïn staat er gekleurd op
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 !

Voor het eerst zijn restanten gevonden van een fossiele pinguïn waarvan ook delen van het verenkleed bewaard zijn gebleven. Het gaat daarbij zowel om lichaamsveren als om veren uit de vleugels. Opvallend daarbij is dat de vleugelveren roodbruin van kleur waren (dat is bij geen van de recent levende pinguïnsoorten het geval).

De pinguïn, die Inkayacu paracensis is gedoopt, leefde - zoals kan worden opgemaakt uit andere fossielen die in dezelfde afzetting werden gevonden - 41-36 miljoen jaar geleden (Laat-Eoceen). Hij was zo’n anderhalve meter groot, wat ongeveer tweemaal zo groot is als de keizerpinguïn, die nu de grootste soort is. Het exemplaar werd gevonden in de Reserva Nacional de Paracas (Paracas natuurmonument) in Peru.


Het holotype van Inkayacu paracasensis.


De witte gedeelten uit het skelet werden
fossiel aangetroffen
(tekening Katie Browne).


Tot nu toe was weinig bekend over fossiele pinguïns, zeker wat betreft hun veren, hun vleugels en hun kleur. Door de voortreffelijke fossilisatie van de nu gevonden overblijfselen (inclusief afdrukken van weke delen) komt daar verandering in. Net als bij andere pinguïns waren de vleugelveren van Inkayacu, in tegenstelling tot bij alle andere vogels, dicht en bovenop elkaar gepakt, waardoor stijve, smalle vleugels ontstonden. De veren hadden brede pennen; bij recente pinguïns wordt op die wijze de stroomlijning verbeterd, dus dat zal ook bij Inkayacu wel het geval zijn geweest.

De veren van vogels ontlenen sommige kleuren aan de grootte, vorm en pakking van zogenaamde melanosomen, structuren met afmetingen van nanometers. De melanosomen van Inkayacuwerden vergeleken met die van andere vogels, waardoor het mogelijk bleek de kleur van de veren te reconstrueren. De vleugelveren moeten roodbruin zijn geweest. Daarbij is het opvallend dat recente pinguïns relatief zeer grote melanosomen hebben, die bovendien gerangschikt zijn zoals druiven in een druiventros. Noch bij Inkayacu, noch bij andere daarop onderzochte vogels is dat het geval. De onderzoekers vermoeden daarom dat pinguïns, net als de meeste andere vogels, oorspronkelijk diverse kleuren hadden, maar dat die kleuren grotendeels zijn verdwenen bij de evolutie van de pinguïns, toen een leven in het water steeds belangrijker werd. De stof melanine, die in melanosomen aanwezig is, beïnvloedt namelijk de sterkte en andere eigenschappen van de veren.


Reconstructie van
Inkayacu,met
roodbruine vleugelveren
(tekening Katie Brown).


Gefossiliseerde resten
van de lichaamsveren.



Delen van de vleugelveren.


Onderzoekleidster Julia Clarke borstelt een deel
van het skelet schoon
(foto Adam Smith).



Onderzoekers beitelen het fossiel eerst uit
(foto Rodolfo Salas-Gismondi).


De onderzoekers aan het werk in het
Paracas natuurmonument.


Referenties:
  • Clarke, J.A., Ksepka, D.T., Shawkey, M.D., d=Alba, L., Vinther, J., De Vries, T.J. & Baby, P., 2010. Fossil evidence for evolution of the shape and color of penguin feathers. Science, doi:10.1126/science.1193604.

Illustraties: University of Texas, Austin, TX (Verenigde Staten van Amerika).

1097 Dino’s waren nóg groter
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Waarschijnlijk waren veel dinosauriërs nog groter dan tot nu toe, op grond van hun skelet, werd aangenomen. Dat is de conclusie van onderzoekers die fossiele botten en skeletten bekeken vanuit hun eigen specialisme: de anatomie.

Paleontologen zijn gewend om gevonden restanten van organismen zo goed mogelijk aan elkaar te passen, om zo het fossiele organisme te reconstrueren. Zo gebeurt dat ook bij de dinosauriërs, maar ook - en dat is achteraf toch merkwaardig - in veel natuurhistorische musea. In aan elkaar gepaste skeletten worden bijv. spaakbeen en ellepijp tegen het opperarmbeen geplaatst, en het opperarmbeen tegen het schoudergewricht. Dat geeft echter niet de oorspronkelijke situatie weer: er zat tussen de uiteinden van opeenvolgende botten immers kraakbeen. Daar wordt gewoonlijk geen rekening mee gehouden.

Dat gebeurde echter wel door enkele biologisch/medisch georiënteerde onderzoekers, die zich daarbij afvroegen hoever de diverse botten destijds van elkaar afzaten; met andere woorden: hoe dik was het kraakbeen tussen de botten? Dat is namelijk voor de diverse diergroepen sterk verschillend. Maar er zijn manieren om daar achter te komen. Een van die manieren is het analyseren van de uiteinden van aan elkaar grenzende botten. De vorm daarvan en de structuren die daarop te zien zijn, geven een aanwijzing. De uiteinden van veel botten uit de poten van dino’s zijn afgerond en ruw, en ze bevatten nauwelijks structuren die kenmerkend zijn voor beweging van gewrichten. Daaruit valt op te maken dat er een dikke massa kraakbeen gezeten moet hebben. Maar hoeveel?


De botten zaten niet tegen elkaar, maar er
hoorde (niet gefossiliseerd) kraakbeen tussen.


Enkele van de
onderzochte dinobotten.


Om daar een antwoord op te kunnen geven dat waarschijnlijk de orde van grootte redelijk weergeeft, onderzochten de anatomen hoe het zit bij struisvogels en alligators (de meest nauwe nog levende verwanten van dino’s). Daarbij bleek dat de lengte van de poten van beide diergroepen voor 6-10% wordt bepaald door de aanwezigheid van kraakbeen. Dit vergeleken ze met de botten in de poten van uiteenlopende dinosoorten zoals Tyrannosaurus rex, Allosaurus, Brachiosaurus en Triceratops.

Op basis van hun onderzoek concluderen ze dat de hoeveelheid kraakbeen bij de diverse groepen dino’s verschillend moet zijn geweest. Zo zouden de theropode dino’s (zoals Tyrannosaurus) weinig lengte ontlenen aan kraakbeen. Ornithischiërs en sauropoden (zoals Triceratops en Brachiosaurus) zouden daarentegen wel veel groter zijn geweest dan op basis van alleen de botten blijkt. Die toename van de grootte zou in sommige gevallen zelfs wel 10% kunnen bedragen. Veel dino’s waren dus groter dan tot nu toe verondersteld wordt.

De grootte van een dier lijkt misschien niet erg interessant, maar dat is het wel degelijk, omdat grootte samenhangt met de wijze en snelheid van voortbeweging.


De enorme Brachiosaurus moet nog decimeters
groter geweest zijn dan alleen de botten aangeven
vanwege het kraakbeen (blauw).


Onderzoeksleider Casey Holliday, hoogleraar anatomie aan
de Universiteit van Missouri.


Referenties:
  • Holliday, C.M., Ridgely, R.C., Sedlmayr, J.C. & Witmer, L.M., 2010. Cartilaginous epiphyses in extant archosaurs and their implications for reconstructing limb function in dinosaurs. PloS ONE, doi:10.1371/journal.pone.0013120.

Illustraties: University of Missouri, Columbia, MO (Verenigde Staten van Amerika).

1098 Na perovskiet komt post-perovskiet
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 Mineralen !

Het onderzoek van de diepe aarde levert momenteel in hoog tempo nieuwe gegevens op. Nog slechts zeer kort geleden (Geonieuws 1094) werd gewag gemaakt van de vorming (in een hoge-druk-cel) van perovskiet, het mineraal dat geacht wordt voor te komen in de grenszone tussen aardkern en aardmantel. De vorming van perovskiet zou plaats vinden bij 1,4 miljoen maal de atmosferische druk. Perovskiet heeft een peridotiet samenstelling: MgSiO3.



Onder de zone waar perovskiet voorkomt moet, volgens berekeningen, een vorm van MgSiO3 voorkomen die wordt aangeduid als post-perovskiet. Die vorm van MgSiO3 is nu ook in het laboratorium gemaakt (met een soortgelijke hoge-druk-cel als waarmee perovskiet werd geproduceerd). Dat kan interessante gevolgen hebben, want de fysische eigenschappen van post-perovskiet - en daarmee van het grensgebied tussen aardkern en aardmantel - zijn nauwelijks bekend omdat de hoge druk en temperatuur die nodig zijn voor post-perovskiet productie en onderzoek de huidige onderzoekgrenzen benaderen of zelfs overschrijden.


De cel waarin materiaal tot tweemiljoen
maal de atmosferische druk werd samengeperst
bij een temperatuur van 3500 K.

Om enkele eigenschappen van post-perovskiet te kunnen analyseren werd eerst glas met een peridotiet-samenstelling in een hoge-druk-cel verhit tot 3500 K en samengeperst bij een druk van bijna 1,4 miljoen atmosfeer. Dat leverde een klein brokje materiaal op, dat vervolgens werd samengeperst bij een druk van twee miljoen atmosfeer. Dit materiaal werd met intense röntgenstraling van een geavanceerde lichtbron (ALS) bestraald om een diffractiepatroon te krijgen waaruit het deformatiegedrag van het post-perovskiet is te herleiden.


Röntgendiffractieopname van de minerale
fase post-perovskiet

Uit deze analyse bleek dat de oriëntatie van de kristallen in het post-perovskiet seismische golven die (door polarisatie) parallel aan de grens tussen kern en mantel lopen sneller laten passeren dan golven die (ook door polarisatie) daar juist loodrecht op gericht zijn. Dit verklaart waarschijnlijk waarnemingen met betrekking tot het gedrag van bepaalde seismische golven in de diepe aarde. Maar het maakt het ook mogelijk om een begin te maken met de interpretatie van de stromingspatronen in de overgangszone tussen aardkern en aardmantel.

Referenties:
  • Miyagi, L., Kanitpanyacharoen, W., Karcher, P., Lee, K.K.M. & Wenk, H.-R., 2010. Slip systems in MgSiO3 post-perovskite: implication for D” anisotropy. Science 329, p. 1639-1641.

Foto’s: University of California, Berkeley, CA (Verenigde Staten van Amerika)

1099 Nieuw licht op oorsprong van primaten
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 primaten (halfapen, apen, mensapen en de mens) zijn ooit afgescheiden van andere zoogdieren. Daarover bestaan verschillende hypotheses. Iets meer hierover is nu duidelijk geworden door de vondst van het skelet (en enkele losse fragmenten) van een uitgestorven zoogdiertje, datLapidolemur kayi is genoemd. Het fossiel werd gevonden in zoetwater kalksteen van 55 miljoen jaar oud (Vroeg-Eoceen) in het Bighorn Bekken in de Amerikaanse staat Wyoming. Het skelet is zeer goed gefossiliseerd en, hoewel in een onnatuurlijke houding, vrijwel ongestoord in drie dimensies bewaard gebleven.

Met CT scans konden zeer kleine details (van minder dan 0,1 mm) van de schedel worden bestudeerd. Uit vergelijking van die details met die van andere zoogdieren bleek dat Lapidolemur verwant is aan de huidige knaagdieren (inclusief o.a. konijnen en spitsmuizen), vliegende lemurs en primaten. Dit betekent mogelijk dat hij een voorouder van al deze groepen is, waardoor dus ook iets meer bekend wordt over de herkomst van de primaten (en dus ook van de mens).

Bij die herkomst zal in ieder geval de (uitgestorven) familie van de Apatemyidae moeten worden betrokken. Lapidolemur behoort namelijk tot die familie, waarvan fossiele vertegenwoordigers zowel uit Europa als uit Noord-Amerika bekend zijn. Het is een uitgestorven taxon, waarover veel onduidelijkheid bestaat. De nu gevonden schedels zijn de enige van deze familie die niet volledig zijn platgedrukt. Daardoor kon nu de morfologie veel beter worden nagegaan dan bij eerdere vondsten uit deze familie. Juist vanwege de schaarse goed bewaarde fossielen bestaat er al meer dan een eeuw de nodige onenigheid over de juiste plaats van deze familie. Dat hangt overigens ook samen met de vreemde eigenschappen van deze groep: ze hebben in de bovenkaak voortanden die op blikopeners lijken, en ook hebben ze twee uitzonderlijk lange vingers. De Apatemyidae zijn daarom in de loop der tijd vergeleken met een breed scala aan dieren, uiteenlopend van opossums (kleine buideldieren uit Amerika) tot spechten.

Kennelijk waren de Apatemyidae aan uitzonderlijke milieu omstandigheden aangepast. Het lijkt erop dat Lapidolemur insecten at die hij vond door, net als een specht, op de bast van een boom te kloppen. Hij kon, met zijn lengte van zo’n 25-30 cm, van boom tot boom springen, en moet eruit hebben gezien als een eekhoorn met een paar zeer lange vingers, ongeveer zoals de aye-aye, een lemur die in Madagascar voorkomt.


Het vrijwel complete skelet van Lapidolemur kayi.
De roodbruine kleur van het skelet wordt veroorzaakt
door een epoxyhars dat is gebruikt om de diverse
onderdelen van het skelet aan elkaar verbonden te houden.



Twee fragmenten van de schedel van
Lapidolemur (donker) ter vergelijking
met die van een in bomen levende
recente spitsmuis uit zuidoost Azië (licht).


Onderzoeker Jonathan Bloch toont het fossiel.


Referenties:
  • Silcox, M.T., Bloch, J.I., Boyer, D.M. & Houde, P., 2010. Cranial anatomy of Paleocene and Eocene Labidolemur kayi (Mammalia: Apatotheria), and the relationships of the Apatemyidae to other mammals. Zoological Journal of the Linnean Society, doi:10.1111/j.1096-3642.2009.00614.x.

Foto’s (Kristen Grace): University of Florida, Gainesville, FL (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl