NGV-Geonieuws 27

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Augustus 2002, jaargang 4 nr. 15

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 240 Tyrannosaurus rex was geen hardloper
  • 241 DinosauriŽrs stierven niet allemaal uit na inslag op grens Krijt/Tertiair
  • 242 Meteoriet van onbekende oorsprong ontdekt
  • 243 Aardmagnetisch veld mogelijk aan begin van ompoling
  • 244 Vulkanisme in SiberiŽ op grens Perm/Trias veel omvangrijker dan gedacht

    << Vorige uitgave: 26 | Volgende uitgave: 28 >>

240 Tyrannosaurus rex was geen hardloper
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers !

Uit films etc. ontstaat het beeld dat Tyrannosaurus rex een felle jager was die met grote snelheid achter zijn prooi aanjoeg. De werkelijkheid was echter anders. John Hutchinson, een bioloog van de Universiteit van California, en Mariano Garcia, een biomechanicus van de Stanford Universiteit, komen tot die conclusie op basis van hun biomechanisch onderzoek naar de spieren van het monster. Volgens hen had deze verschrikkelijke dinosauriŽr domweg niet genoeg spieren om zo hard te lopen.

Eerder werd verondersteld dat T. rex hoge snelheden kon halen, tot wel 70 km per uur. Die aanname kwam niet tot stand op de manier waarop dat voor de grote plantenetende dinosauriŽrs vaak gebeurt, namelijk aan de hand van voetsporen die ze hebben achtergelaten en die (soms) nog in het gesteente zijn terug te vinden. Aan de stand van de poten, en veranderingen in de onderlinge afstand tussen opeenvolgende stappen, is bij die sporen nauwkeurig te bepalen wanneer die planteneters van normaal lopen overgingen op rennen (bijv. omdat ze op de vlucht sloegen voor een roofdier zoals T. rex). Van grote vleesetende dinosauriŽrs zijn echter nooit zulke sporen gevonden.

Om de snelheid te bepalen waarmee Tyrannosaurus rex zich kon voortbewegen, moesten paleontologen dus een andere manier verzinnen. Ze deden dat op basis van de opbouw en samenstelling van de gefossiliseerde botten die werden gevonden; die werden dan vergeleken met de botten van recent levende dieren van ongeveer gelijke afmetingen en gewicht (voor zover die bestaan), en waarvan - uiteraard - de snelheid van lopen en rennen bekend is. Aan de hand van die gegevens werd voor T. rex, die een gewicht moet hebben gehad van ca. 6000 kg, een snelheid van zoín 70 km per uur verondersteld.

Nu is een geheel nieuwe benadering gevolgd. Daarbij werd berekend hoeveel spiermassa nodig zou zijn om een dier zoals T. rex een snelheid te geven van 72 km/uur. Die berekening konden ze uitvoeren omdat hij bij die snelheid net zoveel kracht op de grond moet hebben uitgeoefend als kangoeroes en struisvogels (die zich, net als T. rex, op twee poten voortbewegen). Voor die berekeningen moesten uiteraard tal van karakteristieken van de dino in beschouwing worden genomen, zoals de aanhechting van de spieren en de lengte van de spiervezels. Dankzij goed gefossiliseerde exemplaren is over die anatomische gegevens gelukkig veel bekend.

T. rex kon volgens deze berekeningen een snelheid van 72 km/uur alleen halen als hij aan elke achterpoot zoín 2850 kg aan spiermassa zou hebben bezeten. Dat moet echter veel minder zijn geweest: ca. 600 kg. Daarmee kan hij volgens de onderzoekers niet harder hebben gerend dan ongeveer 40 km/uur, wat overigens een snelheid is die gelijkstaat aan het wereldrecord sprint op de 100 m! Overigens zal T. rex, net als topsprinters, die snelheid maar zeer zelden hebben gehaald. In de meeste gevallen zal hij normaal hebben 'gewandeld', waarbij hij overigens nog altijd de respectabele snelheid van ca. 18 km/uur kan hebben gehaald, ongeveer driemaal zo snel als iemand die stevig doorloopt.

Ondanks de afwijkende conclusies lijkt het erop dat de nu gevolgde berekeningsmethode betrouwbaar is, want de onderzoekers pasten dezelfde berekeningsmethode met succes toe op dieren die nu nog leven. Zo vonden ze - in overeenkomst met de werkelijkheid - dat een alligator geen echte sprinter is, maar dat een kip wel hard kan rennen. Bij het bepalen van de snelheid die een dier kan halen, blijkt de lichaamsgrootte een voorname rol te spelen. Want zou de kip, net als T. rex, een gewicht hebben van zoín 6000 kg, dan zou zijn snelheid namelijk volgens de berekeningen minimaal zijn. We zullen het beeld van de fel jagende Tyrannosaurus rex dus helaas (?) moeten bijstellen: hij jaagde zijn prooidieren waarschijnlijk zelden na, maar overviel hen mogelijk vanuit een hinderlaag. Want dat veel van zijn prooidieren - plantenetende dinosauriŽrs, wel hard konden rennen, dat staat vast.

Referenties:
  • Biewener, A.A., 2002. Walking with tyrannosaurs. Nature 415, p. 971-973.
  • Hutchinson, J.R. & Garcia, M., 2002. Tyrannosaurus was not a fast runner. Nature 415, p. 1018-1021.
  • Stokstad, E., 2002. T. rex was no runner, muscle study shows. Science 295, p. 1620-21.

241 DinosauriŽrs stierven niet allemaal uit na inslag op grens Krijt/Tertiair
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

In tegenstelling tot wat tot nu toe algemeen werd aangenomen, zorgde de inslag van een groot hemellichaam dat ongeveer 65 miljoen jaar geleden de aarde trof, niet voor het onmiddellijke uitsterven van alle dinosauriŽrs. Wel leidde de inslag tot een milieuramp met wereldwijde effecten, die mogelijk op termijn hebben bijgedragen aan het uitsterven van deze diergroep. Dat blijkt uit onderzoek door Chinese en Japanse onderzoekers van de eieren die diverse soorten dinosauriŽrs legden nadat de grote inslag had plaatsgevonden.

Onderzoek van verschillende niveaus in twee secties in de provincie Guangdong (zuidelijk China) die goed met pollen (stuifmeelkorrels) zijn gedateerd, en die een tijdspanne vertegenwoordigen van voor de grens tussen Krijt en Tertiair (K/T-grens) en een lange tijd erna, leverden grote hoeveelheden dinosaurus-eieren op. Welke dinosauriŽrsoorten de eieren legden, is niet bekend, maar het gaat in de ene sectie om elf soorten, in de andere om twaalf. Van die soorten stierven er zes, resp. zeven relatief zeldzame soorten uit op de K/T-grens. De overige vijf soorten overleefden de inslag en stierven later uit, de een na de ander; voor de langst doorlevende soort was dat ongeveer 250.000 jaar na de inslag.

Het idee dat alle dinosauriŽrs wereldwijd bij (of zeer kort na) de inslag zijn uitgestorven, moet dus naar het land der fabelen worden verwezen. Dat betekent ook dat de achterliggende oorzaak een andere moet zijn dan tot nu toe werd aangenomen. De onderzoekers geven een nieuwe verklaring voor het uitsterven, op basis van hun onderzoek aan de eieren. Ze stelden vast dat de eierschalen uit niveaus van omstreeks de K/T-grens een 19-28 maal zo hoge concentratie aan het metaal iridium (afkomstig van het ingeslagen hemellichaam) bevatten als het 'achtergrondniveau' (de dieren moeten het iridium via de voedselketen hebben binnengekregen). Opvallend is echter dat die verhoogde concentratie niet eenmalig (op de K/T-grens) is, maar dat er minstens zes perioden waren, van duidelijk voor de grens tot duidelijk erna, dat hiervan sprake was. Dat zou op een serie inslagen na elkaar kunnen wijzen.

Lood en diverse andere elementen komen eveneens in hoge concentraties in de eierschalen voor, terwijl andere elementen juist veel minder voorkomen. Deze afwijkende samenstelling gaat gepaard met andere afwijkingen, onder meer in de dikte en structuur van de eierschalen. De onderzoekers vergelijken deze afwijkingen met die in vogeleieren en concluderen daaruit dat er sprake moet zijn geweest van een milieu waarin de dinosauriŽrs gedurende diverse momenten door de chemisch gewijzigde omstandigheden (geochemische stress) steeds meer eieren legden die niet meer uitkwamen of waaruit geen levensvatbare jongen te voorschijn kwamen. Min of meer zoals dat in Nederland het geval was met roofvogels toen er nog veel pesticiden en insecticiden werden gebruikt, die ze via de voedselketen binnenkregen, wat ook resulteerde in veel gebroken eierschalen.

Referenties:
  • Zhao, Z.-k., Mao, X.-y., Chai, Z.-f., Yang, G.-c., Kong, P., Ebihara, M. & Zhao, Z.-h., 2002, A possible causal relationship between extinction of dinosaurs and K/T iridium enrichment in the Nanxiong Basin, South China: evidence from dinosaur eggshells. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 178, p. 1-17.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Dino-eieren getuigen van een langzaam sterven na inslag' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (20 april 2002).

242 Meteoriet van onbekende oorsprong ontdekt
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

In 1969 waren er nog geen 2000 meteorieten bekend. Sindsdien is er echter driftig jacht op gemaakt, onder meer op Antarctica (waar ze door hun donkere kleur goed opvallen in de sneeuw). Die jacht heeft groot succes opgeleverd: inmiddels zijn er al meer dan 20.000 exemplaren verzameld en gedocumenteerd voor wetenschappelijk onderzoek.


DE VOOR ONDERZOEK DOORGEZAAGDE METEORIET NWA011

Veel is inmiddels duidelijk geworden, veel meer nog niet. Wel kunnen we inmiddels aan de hand van de samenstelling van veel meteorieten bepalen waar ze vandaan komen. Zo zijn er al meer dan twintig gevonden die van de maan afkomstig zijn, maar ook van Mars en Venus. En er zijn meteorieten die van de aarde zelf afkomstig zijn, en die bestaan uit materiaal dat - na een inslag van een groot hemellichaam in het geologische verleden - de ruimte in is geslingerd en vervolgens (eenmaal weer binnen de aantrekkingskracht van de aarde gekomen) opnieuw op aarde terecht zijn gekomen. Tenslotte zijn er ook meteorieten bekend van Vesta, een planetoÔde van ongeveer 520 km groot die in een baan tussen Mars en Jupiter om de zon draait. Al die meteorieten vertonen chemische verschillen waaraan ze te herkennen zijn.

Er zijn echter ook overeenkomsten, die samenhangen met de vorming van de hemellichamen waarvan ze afkomstig zijn. Zo waren Mercurius, Venus, de Aarde en Mars in hun vroegste geschiedenis geheel opgesmolten; dat geldt ook voor de maan. Bij het stollen bleven de zwaarste elementen voor een belangrijk deel in het binnenste gedeelte achter, terwijl de lichtere bestanddelen - letterlijk - kwamen bovendrijven. Daarom hebben de vijf genoemde hemellichamen ruwweg een kern van ijzer en nikkel, een mantel die rijk is aan magnesium, en een korst met veel aluminium, calcium en silicium. Dit verklaart waarom er twee belangrijke groepen meteorieten voorkomen: ijzermeteorieten (uit de kern) en steenmeteorieten (uit de korst).

Nu is een meteoriet beschreven waarvan de eigenschappen zodanig verschillen van andere meteorieten, dat er sprake is van een nieuw type. Deze bijzondere meteoriet weegt ongeveer 40 gram en werd gevonden in de Sahara. Het is een steenmeteoriet van basaltische samenstelling. De chemische samenstelling is gelijk aan die van een zeldzaam type meteorieten dat 'eucriet' wordt genoemd en dat waarschijnlijk afkomstig is van Vesta. Afwijkend is echter de verhouding tussen diverse isotopen, die vooral bij zuurstof opvallend anders is dan in eucrieten. Dat betekent dat Vesta niet in aanmerking komt als plaats van oorsprong. De meteoriet moet dus afkomstig zijn van een tot nu toe onbekend hemellichaam.

Dat onbekende hemellichaam moet een behoorlijke diameter hebben gehad. Anders zouden de radioactieve elementen nooit voldoende vervalwarmte hebben kunnen opwekken om het hemellichaam te laten opsmelten (een voorwaarde om, na afkoeling, via vulkanisme basalt op de korst te laten uitvloeien). Het is overigens geenszins uitgesloten dat het desbetreffende hemellichaam, dat naar alle waarschijnlijkheid een planetoÔde was, veel gelijkenis met Vesta vertoonde. Er hebben zich dus naar alle waarschijnlijkheid meer (en misschien wel heel veel) planetoÔden door ons zonnestelsel bewogen. Die zijn waarschijnlijk in het begin van de vorming van ons zonnestelsel ontstaan, en zijn in de loop der tijd als gevolg van botsingen in steeds kleinere stukken uiteengevallen.

Referenties:
  • Palme, H., 2002. A new solar system basalt. Science 296, p. 271-273.
  • Yamaguchi, A., Clayton, R.N., Mayeda, T.K., Ebihara, M., Oura, Y., Miura, Y.N., Haramura, H., Misawa, K., Kojima, H. & Nagao, K., 2002. A new source of basaltic meteorites inferred from Northwest Africa 011. Acience 296, p. 334-336.

Afbeelding Akira Yamaguchi, Antarctic Meteorite Research Center, National Institute of Polar Research, Tokyo (Japan)

243 Aardmagnetisch veld mogelijk aan begin van ompoling
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Het gaat langzaam maar zeker: de sterkte van het aardmagnetisch veld neemt geleidelijk steeds verder af, zodat het in het begin van het volgende millennium tot nul kan zijn gereduceerd. Dat hoeft overigens niet te betekenen dat het veld - dat zeker al zoín driemiljard jaar geleden bestond - ook voorgoed verdwijnt. Er hebben zich in de loop van de geologische tijd namelijk talrijke ompolingen voorgedaan (de magnetisch noordpool werd zuidpool en vice versa). Hoe dat in zijn werk ging, is niet bekend, maar de meeste deskundigen vermoeden dat de veldsterkte daarbij geleidelijk afnam tot nul om vervolgens weer - maar dan in omgekeerde richting - sterker te worden. Dat zou dus kunnen betekenen dat we nu aan het begin van een dergelijke ompoling zitten. Omstreeks 720.000 jaar geleden gebeurde dat voor het laatst.

Het is nog nauwelijks bekend waarom ompolingen plaatsvinden. Maar we hebben nu wel, dankzij onderzoek van Franse en Deense onderzoekers, een beter inzicht gekregen in de oorzaken van de momenteel teruglopende veldsterkte. Omdat het aardmagnetisch veld berust op convectiestromingen in de vloeibare buitenkern van de aarde, moet daar uiteraard ook naar de fluctuaties binnen dat veld worden gezocht. Dat hebben de onderzoekers gedaan door met de Deense Oersted satelliet de sterkte van het magnetisch veld aan het aardoppervlak te meten. Ze vergeleken de resultaten daarvan met soortgelijke metingen die in 1979-1980 werden gedaan met de Amerikaanse Magsat satelliet. Op die wijze konden ze de veranderingen in het aardmagnetisch veld niet alleen qua grootte bepalen, maar ook per plaats. Die 'plaatselijke' veranderingen hebben ze vervolgens als het ware naar het grensvlak tussen aardkern en aardmantel geprojecteerd.

Het beeld dat ze zo kregen was dat de veranderingen relatief gering waren onder de Stille Oceaan, terwijl ze juist groot waren in de poolgebieden en in een gebied ten zuiden van Afrika. Op deze wijze konden ze eenindruk krijgen van de manier waarop de stromen (van waarschijnlijk vooral vloeibaar ijzer) in de aardkern gedurende de afgelopen twintig jaar hebben plaatsgevonden. Ze concluderen dat er een aantal 'draaikolken' binnen de vloeibare aardkern optreden, en dat er binnen de - als geheel - westelijk georiŽnteerde stroming een aantal tegenstromen zijn ontstaan. Juist die tegenstromen zorgen ervoor dat het totale effect van de vloeistofverplaatsingen (en dus ook het aardmagnetisch veld) geringer wordt. Bovendien is uit modellen van op vloeistofbewegingen gebaseerde dynamoís bekend dat zulke tegenstromen het normale, zichzelf versterkende dynamoeffect opheffen en vaak aan de basis staan van een ompoling waarbij het veld uiteindelijk weer in kracht toeneemt.

Binnenin de aarde moeten de processen uiteraard veel gecompliceerder zijn dan waarmee de bekende modellen rekening houden. Op basis van de gedane waarnemingen is het waarschijnlijk dat er nu op tal van plaatsen nabij de grens tussen aardkern en aardmantel lokale tegenstromen optreden. Ook dat maakt het waarschijnlijk dat - geologisch gezien - op korte termijn een ompoling is te verwachten.

Referenties:
  • Hulot, G., Eymin, C., Langlais, B., Mandea, M. & Olsen, N., 2002. Small-scale structure of the geodynamo inferred from Oersted and Magsat satellite data. Nature 416, p. 620-623.
  • Olson, P., 2002. The diasappearing dipole. Nature 416, p. 591-594.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Het aardmagnetisch veld verdwijnt, de ompoling komt eraan' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (25 mei 2002).

244 Vulkanisme in SiberiŽ op grens Perm/Trias veel omvangrijker dan gedacht
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Ongeveer 250 miljoen jaar geleden veranderde het leven op aarde plotseling sterk. Zo sterk dat daar de grens werd gelegd tussen het PaleozoÔcum en het MesozoÔcum. Deze grote verandering was een gevolg van het feit dat veel planten- en diersoorten plotseling verdwenen, waardoor de ontstane 'niches' konden worden opgevuld door nieuwe levensvormen. Dat laatste gebeurt iedere keer dat er grote aantallen soorten uitsterven.


HET BASALTPLATEAU IN SIBERIň

Voor de grens tussen Perm en Trias is de oorzaak van dat uitsterven niet met zekerheid bekend. een verandering van de leefomstandigheden door intens vulkanisme is in het verleden wel aangevoerd als oorzaak voor de grens tussen Perm en Trias. Niet zonder reden, want er waren uit SiberiŽ grote hoeveelheden basalt bekend die op die grens als dunvloeibare lava moeten zijn uitgevloeid. Die pakketten bereiken plaatselijk diktes van zoín 3,5 km. Ze beslaan bovendien een oppervlakte van honderdduizenden vierkante kilometers.

Nu is ontdekt dat de hoeveelheden basalt die in Rusland zijn uitgevloeid, veel groter moeten zijn geweest dan eerder werd aangenomen. Via boringen en geofysische onderzoek is de uitgestrektheid van die pakketten nu bepaald op zoĎn 3,9 miljoen vierkante kilometer. Ook is de ouderdom van deze diepere basaltpakketten vastgesteld: 249,4 miljoen jaar, met een mogelijke afwijking van een half miljoen jaar. Dit komt precies overeen met de grens tussen Perm en Trias. Daarmee is komen vast te staan dat op de grens tussen Perm en Trias alleen al in SiberiŽ zoín 2-3 miljoen kubieke kilometer basalt moet zijn uitgevloeid. En alsof dat nog niet genoeg is, lijkt het erop alsof er nog meer basalt van dezelfde leeftijd zal worden gevonden. Nog niet afgerond onderzoek wekt althans de suggestie dat het vulkanisme waardoor het basalt uitvloeide, zich niet beperkte tot SiberiŽ; het zou zich tot aan het Baikalmeer en tot aan Kazakstan kunnen hebben uitgestrekt.

Dergelijk grootschalig vulkanisme, waarbij miljoenen vierkante kilometers in korte tijd door gloeiend lava werden overspoeld, moet het leven ter plaatse volledig hebben vernietigd. Daarbij zijn ongetwijfeld soorten uitgestorven die nergens elders op aarde voorkwamen. Maar het verklaart nog geenszins waarom over de hele aarde tegelijk zoveel soorten uitstierven. De oorzaak daarvan ligt mogelijk in de hoeveelheden gassen die bij dit vulkanisme werden uitgestoten. Daarbij lijken vooral koolzuurgas en zuren (of stoffen die zuren kunnen vormen) zoals zoutzuurgas en zwaveldioxide van belang. Het gaat daarbij tegenwoordig om miljoenen tonnen per jaar. De laatste honderd jaar is, wat vulkanisme betreft, echter een rustige periode geweest. Gedurende langere perioden in de geologische geschiedenis moet er veel meer vulkanisme zijn geweest. Maar een extreme situatie zoals 250 miljoen jaar geleden in SiberiŽ (en mogelijk dus ook ver daarbuiten) moet gepaard zijn gegaan met een extreem hoge uitstoot van schadelijke gassen.

Dat moet zijn weerslag hebben gehad op het klimaat op de hele aarde. En dat zou er heel goed voor kunnen hebben gezorgd dat zoín 250 miljoen jaar geleden gebeurtenissen in Rusland het overgrote deel van het leven op aarde vernietigden, zowel op het land als in zee.

Referenties:
  • Reichow, M.K., Saunders, A.D., White, R.V., Pringle, M.S., AlíMukhamedov, A.I., Medvedev, A.J. & Kirda, N.P., 2002. 40Ar/39Ar dates from the West Siberian Basin: Siberian flood basalt province doubled. Science 296, p. 1846-1849.
  • Renne, P.R., 2002. Flood basalts - bigger and badder. Science 296, p. 1812-1813.

Afbeelding Andrew Saunders, Department of Geology, University of Leicester (UK)


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl