NGV-Geonieuws 29

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 September 2002, jaargang 4 nr. 17

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

250 Extreem vroege vogels?
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Paleontologen zijn voor een raadsel gesteld door een groot aantal loopsporen. Het gaat om afdrukken die zeer grote gelijkenis vertonen met die van vogels (afbeelding). Ze zijn echter 'veel te oud', want ze zijn door Argentijnse onderzoekers in hun eigen land aangetroffen in een pakket dat 80 meter ligt onder een basaltlaag die met radiometrische methoden is gedateerd als 212,5 miljoen (Ī 7 miljoen) jaar. De laag met de loopsporen kan daarom niet jonger zijn dan Laat-Trias. In hetzelfde pakket is trouwens ook gefossiliseerd hout gevonden van het geslacht Rhexoxylon, dat alleen uit Midden- en Laat-Trias bekend is. Over de ouderdom van de loopsporen bestaat dus weinig twijfel.




De oudst bekende vogel tot nu toe is Archaeopteryx, die nog primitieve kenmerken vertoont die de afstamming van sauriŽrs verraden. Deze 'oervogel' stamt echter uit het Laat-Jura en dateert van zoín 150 miljoen jaar geleden. Als de in ArgentiniŽ aangetroffen sporen echt van vogels afkomstig zijn, zou daarmee de hele ontwikkelingsgeschiedenis van deze groep meer dan 50 miljoen jaar terug in de tijd worden verlegd, en bovendien zou dat ook moeten zijn gebeurd via een heel andere lijn dan tot nu toe werd verondersteld. De onderzoekers hebben daarom uitgezocht op het wellicht zou kunnen gaan of een tot nu toe onbekend type sauriŽrs, dat al enkele vogelkenmerken bezat, waaronder typische vogelpoten. Ze merken daarbij op dat er nooit botten zijn gevonden van dergelijke sauriŽrs, en dat het ook in dat geval dus moeten gaan om een volstrekt nieuwe groep.

Of de afdrukken het meest met die van vogels of juist met die van sauriŽrs overeenkomen, hebben de onderzoekers uitgezocht door tal van kenmerken te bepalen en op te meten. Dat betreft onder meer de verhouding tussen lengte en breedte van de sporen, de onderlinge hoeken tussen de drie voortenen en de stand van de achterste teen, de plaats waar het grootste gewicht op de poot rustte (af te leiden uit de diepte van de indruk), de afdrukken die de klauwen maakten, etc. Op basis van deze gegevens komen de onderzoekers tot de conclusie dat het gaat om typische kenmerken van vogels.

De sporen moeten zijn ontstaan in een tijdelijk poeltje, dat aan de randen ondieper was dan in het midden. De sporen vertonen ook het typische onregelmatige patroon van vogels die in zoín plas lopen te zoeken naar voedsel. Daar staat dan weer wel tegenover dat er geen sporen zijn gevonden die erop wijzen dat de vogels iets van of uit de bodem oppikten, zoals tegenwoordige vogels veel doen. Dat zou echter kunnen worden verklaard door aan te nemen dat deze extreem vroege vogels geen bodemdieren of -planten als voedsel zochten, maar visjes of andere zwemmende organismen uit het water oppikten.

Referenties:
  • Melchor, R.N., De Valais, S. & Genise, J.F., 2002. Bird-like fossil footprints from the Late Triassic. Nature 417, p. 936-938.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Oeroude vogelsporen in ArgentiniŽ vormen een vreemd mysterie' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (6 juli 2002).

Afbeeldingen beschikbaar gesteld door Ricardo Melchor.

251 Uitstoot van vulkanische gassen gekwantificeerd
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Vulkanen werken niet continu, en sommige vulkanen hebben - als ze wel werken - explosieve erupties terwijl andere vulkanen een veel geleidelijker ontgassing vertonen, is er altijd een belangrijk strijdpunt geweest: hoeveel 'schadelijke' gassen stoten vulkanen uit, en is dat meer dan de uitstoot? Duitse onderzoekers hebben die vraag nu duidelijk beantwoord: vulkanen scheiden gezamenlijk ontzagwekkende hoeveelheden gassen uit, maar het gaat om veel minder dan de antropogene uitstoot.

Die conclusie is gebaseerd op een analyse van de enorme hoeveelheid meetgegevens die in de afgelopen honderd jaar is verzameld. Zoín 75% van de 360 betrokken vulkanen (waarvan er 50 in de afgelopen dertig jaar alle noodzakelijke gegevens continu opleverden via monitoren; de uitstoot van de overige 310 explosieve vulkanen werd bepaald door extrapolatie van discontinue meetgegevens) ligt op het noordelijk halfrond.

Jaarlijks is de totale uitstoot van zwavel (berekend als zwaveldioxide) blijkt in de orde van grootte te liggen van 7,5 miljoen ton, wat overeenkomt met zoín 10-15% van de antropogene uitstoot (gemiddeld over de periode 1981-1990); wanneer ook rekening wordt gehouden met de uitstoot van dimethylsulfide en met het vrijkomen van zwavel door het verbranden van biomassa, neemt de vulkanische uitstoot ongeveer 7,5-10,5% voor zijn rekening. De uitstoot van zwavel(oxide) door een vulkaan is beter te meten dan die voor veel andere verbindingen die schadelijk zijn voor het milieu. De onderzoekers produceren daar echter eveneens cijfers over, uitgaande van de - verantwoorde - veronderstelling dat de uit magma vrijkomende gassen met elkaar in evenwicht verkeren (ze hebben daartoe geologisch lang de tijd gehad). Uit de direct gemeten SO2-flux en de bekende evenwichtsverhoudingen konden ze zo een semi-kwantitatieve waarde bepalen voor die gassen. Die blijkt (per jaar) voor zoutzuurgas 1,2-170 miljoen ton te zijn, voor zwavelwaterstofgas 1,5-37,1 miljoen ton, voor fluorwaterstofgas 0,7-8,6 miljoen ton, voor broomwaterstofgas 2600-43.200 ton, voor cabonylsulfide (OCS) 94 ton tot 32.000 ton, en voor CS2 13 ton tot 44.000 ton.

In feite zijn deze waarden zodanig laag in vergelijking tot de antropogene uitstoot van kooldioxide dat het opmerkelijk is dat de zwavelhoudende aerosolen zoín, naar algemeen wordt aangenomen, temperend effect hebben op de mondiale opwarming. Dit kan samenhangen met het feit dat vulkanen de gassen vaak zo ver omhoog stoten dat ze in de stratosfeer terechtkomen. Eenmaal op die hoogte aanbeland komen ze veel minder gemakkelijk terug op aarde dan stoffen die niet verder komen dan de troposfeer. Het gevolg van de uitstoot in de stratosfeer is dan ook een cumulatie-effect. Aan de andere kant stellen de onderzoekers vast dat in sommige gevallen (zoals bij de eruptie van de vulkaan El Chichon in 1982) zoveel zwavel kan worden uitgestoten dat de stratosferische concentratie daardoor enige tijd een orde van grootte toeneemt; dergelijke plotselinge concentratie-toenames duren echter in het algemeen weer niet zo lang.

Referenties:
  • Halmer, M.M., Schmincke, H.-U. & Graf, H.-F., 2002. The annual volcanic gas input into the atmosphere, in particular into the stratosphere: a global data set for the past 100 years. Journal of Volcanology and Geothermal Research 115, p. 511-528.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Vulkanen produceren minder schadelijk gas dan de mensheid' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (13 juli 2002).

252 Inslagkrater onder de Noordzee
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

De nog steeds tamelijk zeldzame inslagkraters op aarde bevinden zich bijna alle op het land. Onder de bodem van de Noordzee, zoín 200 km ten noordwesten van De Helder, is nu echter ook een inslagkrater ontdekt. Dat stelt tenminste een groep Britse onderzoekers, maar zij tekenen wel aan dat de gevonden structuur in sommige opzichten afwijkt van de inslagkraters zoals die op aarde en een aantal planeten van ons zonnestelsel bekend zijn.


STRUCTUUR VAN DE INSLAGKRATER (FORMATIES UIT TERTIAIR EN KWARTAIR WEGGEDACHT)

De structuur is gevonden bij 3-D seismisch onderzoek, naar het mogelijk voorkomen van structuren die olie of gas zouden kunnen bevatten. Het gaat om een structuur met een doorsnede van 20 km, die op zín minst 10 concentrische ringen vertoont op een afstand van 2-10 km vanuit het middelpunt. Het is deze merkwaardige configuratie van concentrische ringen die afwijkt van het gangbare patroon van inslagkraters. Daar staat tegenover dat zich in het midden van de schotelvormige depressie een soort piek bevindt, en een dergelijke piek is nu juist weer kenmerkend voor inslagkraters. De concentrische ringen zouden kunnen zijn veroorzaakt door verzakkingen die hetzij tijdens, hetzij na de inslag hebben plaatsgevonden.

De krater is nu bedekt met enkele honderden meters Tertiaire en Kwartaire afzettingen, maar verstoort kalkstenen uit het Krijt en onderliggende schalies uit de Jura. De inslag zou volgens de stratigrafische gegevens zoín 65-60 miljoen jaar geleden moeten zijn gevormd; in theorie zou het dus kunnen gaan om een brok dat losgeraakt is van de veel grotere bolide die door zijn inslag de massauitsterving op de grens tussen Krijt en Tertiair in gang zette. Dit brokstuk moet, op basis van de structuur die het veroorzaakte, een doorsnede hebben gehad van ongeveer 200 m, en de aarde onder een vrij scherpe hoek hebben geraakt. Hoewel er geen vergelijk mogelijk is met 'de grote inslag' op de K/T-grens, moeten de directe gevolgen toch aanzienlijk zijn geweest. Het brokstuk moet - gezien het krijt dat de bovenste verstoringen vertoont - in de Krijtzee terecht zijn gekomen, die destijds (afhankelijk van de plaats en het precieze tijdstip van inslaan) 50-300 m diep was. In de Krijtzee zal een enorme vloedgolf zijn opgetreden, die het omringende land zwaar moet hebben getroffen. Sporen daarvan zijn overigens nooit gevonden. Daarvoor waren de effecten wellicht ook niet ernstig genoeg: een brokstuk van zoín 200 m in doorsnede treft de aarde gemiddeld eens per 10.000 jaar. Alleen al sinds het begin van het Pleistoceen, zoín goede 2 miljoen jaar geleden, moeten er dus al ruim 200 vergelijkbare brokstukken op aarde terecht zijn gekomen, en na het brokstuk dat de structuur in de Noordzee veroorzaakte, zelfs zoín 7000.

Referenties:
  • Spray, J.G., 2002. Impacts in the round. Nature 418, p. 487-488.
  • Stewart, S.A. & Allen, Ph.J., 2002. A 20-km-diameter multi-ringed impact structure in the North Sea. Nature 418, p. 520-523.

Afbeelding beschikbaar gesteld door Simon Stewart.

253 RNA geÔsoleerd uit oud steenzout
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

In de afgelopen tien jaar zijn er methoden ontwikkeld waarmee DNA kon worden geÔsoleerd uit organische restanten van enkele duizenden jaren oud. Ook zijn er publicaties verschenen over DNA dat werd geÔsoleerd uit fossielen van miljoenen jaren oud, maar al die publicaties wierpen toch vragen op over de betrouwbaarheid, bijv. vanwege de kans op verontreiniging met recent DNA. Daar staat dan weer tegenover dat er al meer dan een eeuw onderzoeken bestaan dat er in steenzout (haliet: NaCl) microorganismen voorkomen die zeer lang in staat zouden zijn om dat uiterst agressieve milieu zeer lang te overleven, en die zich daarna zelfs weer zouden kunnen vermenigvuldigen. Ook over die waarnemingen bestaan trouwens twijfels, omdat onvoldoende duidelijk was of de in het zout opgesloten microorganismen daarin ook werkelijk ten tijde van de steenzoutvorming (door indamping van zeewater) waren opgenomen; er waren suggesties dat dat ook later gebeurd zou kunnen zijn, bijv. via breukvlakken die zich in het zout ontwikkelden.


VLOEISTOFINSLUITSEL MET (WAARSCHIJNLIJK) ORGANISCH MATERIAAL IN HALIETKRISTAL

Engelse onderzoekers hebben zich nu gestructureerd over dat probleem gebogen. Ze verzamelden een aantal monsters van verschillende zout-afzettingen, waarvan ze met petrografische en geochemische technieken de ouderdom bepaalden. De monsters uit Polen, Thailand, BraziliŽ en de Verenigde Staten varieerden in leeftijd van 11-15,8 miljoen jaar (Mioceen, Polen) tot 415-425 miljoen jaar (Laat-Siluur; Michigan, Verenigde Staten).

In de geanalyseerde monsters werden 168 DNA-fragmenten aangetroffen, die met biochemische technieken werden vermenigvuldigd, en die bleken te behoren tot 16S r-RNA genen. Dit genetisch identificeerbare materiaal kwam in diverse monsters voor, zowel in de jongste als in de oudste. De verschillen in het genetische materiaal wijzen op populaties van uiteenlopende soorten microorganismen; bij de monsters van 65-96 miljoen jaar (Thailand), 113-119 miljoen jaar (BraziliŽ) en van 415-425 miljoen jaar (Michigan) ging het uitsluitend om verschillende typen bacteriŽn; geen van deze bacteriŽn komt overeen met bekende recent levende soorten. Dat is op zich al een bewijs dat er geen sprake kan zijn met recente verontreinigingen; dat de verschillende monsters ook verschillende typen DNA opleverden, is daarvoor een tweede bewijs.

De onderzoekers isoleerden de microorganismen uit pekelbelletjes in halietkristallen. Op basis van de samenstelling van de pekel (die in twee laboratoria onafhankelijk van elkaar werd bepaald) kon worden vastgesteld dat die belletjes ten tijden van de indamping moeten zijn gevormd. De kristalletjes kwamen verder uit zorgvuldig uitgezochte delen van de afzetting, waar geen latere verstoring kan hebben gezorgd voor rekristallisatie. Dat betekent dat de in de belletjes opgesloten microorganismen moeten hebben geleefd op het moment dat het steenzout werd gevormd.

Referenties:
  • Fish, S.A., Shepherd, Th.J., McGenity, T.J. & Grant, W.D., 2002. Recovery of 16S ribosomal RNA gene fragments from ancient halite. Nature 417, p. 432-436.

Afbeelding beschikbaar gesteld door William D. Grant, University of Leicester.

254 'Sneeuwbal aarde' smelt weg
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Glaciologie ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

In het verre geologische verleden is de aarde volgens sommige aardwetenschappers geheel met ijs bedekt geweest. Deze hypothese van 'sneeuwbal aarde' lijkt echter niet langer houdbaar. Tijdens het 16e Internationale Congres van de International Association of Sedimentologists (IAS), dat in juli in Johannesburg werd gehouden, werden althans tal van aanwijzingen gepresenteerd die niet zijn te verenigen met deze hypothese.

Het is inmiddels al tien jaar geleden dat de hypothese van 'sneeuwbal aarde' werd gelanceerd: de aarde zou zoín 700 miljoen jaar geleden een ijstijd hebben meegemaakt waarbij niet alleen alle continenten met ijs bedekt waren, maar ook alle oceanen. De aanwijzingen daarvoor waren van verschillende aard, variŽrend van de verhouding tussen koolstofisotopen in kalksteen, via het voorkomen van specifieke ijzerrijke gesteenten (Banded Iron Formations) tot de sporen van vergletsjeringen in de vorm van tillieten (tot harde rots samengedrukte keilemen). Vanaf het begin hebben er echter ook twijfels over deze volledig met ijs bedekte aarde bestaan, onder meer omdat een dergelijke situatie niet of nauwelijks in overeenstemming te brengen is met de ontwikkeling van het leven op aarde, zoals die uit de vondsten van fossielen blijkt.

Er werden op het IAS-congres diverse voordrachten gehouden over deze materie. Daarbij werden de resultaten gepresenteerd van tal van onderzoeken die goed passen in het plaatje van 'sneeuwbal aarde'. Wetenschappelijk gezien veel interessanter waren echter de presentaties van gegevens die niet met 'sneeuwbal aarde' in overeenstemming zijn te brengen. Een van de felste aanvallen op de hypothese werd gedaan door Grant Young, een geoloog van de University of Western Ontario (London, Canada). Hij sprak zelfs uitdagend van 'de mythe van de sneeuwbal aarde' en voerde voor zijn opvattingen enkele argumenten aan waartegen de aanhangers van de 'sneeuwbal aarde' hypothese geen verweer konden aanvoeren. Zo zouden volgens de hypothese de gebande ijzerrijke gesteenten die op veel plaatsen ter wereld in combinatie met de oude glaciale afzettingen worden gevonden, aan het eind van de vergletsjeringen moeten zijn ontstaan. Deze merkwaardige gesteenten blijken echter op veel plaatsen voorafgaand aan (of tijdens de allereerste fase) van de vergletsjeringen te zijn gevormd. Verder blijkt uit geochemisch onderzoek van de door gletsjers gevormde afzettingen de verweringsgraad daarin naar boven toe te nemen. De hypothese van 'sneeuwbal aarde' zou het omgekeerde doen verwachten.

Young voerde echter ook meer principiŽle argumenten aan tegen 'sneeuwbal aarde': die betreffen de diktes van bepaalde glaciale afzettingen. Die zijn plaatselijk op het land meer dan 5 km, wat niet verklaard kan worden door aanvoer van geŽrodeerd gesteente door landijsmassaís: in de eerste plaats zou het land immers geheel met ijs bedekt moeten zijn geweest zodat er nauwelijks of zelfs geheel geen gesteente kon worden geŽrodeerd, maar ook moet de hydrologische kringloop tijdens een volledig vergletsjerde aarde zo sterk ingekrompen zijn geweest, dat niet voorstelbaar is dat plaatselijk zoveel neerslag viel dat er ijsmassaís uit konden ontstaan die genoeg puin konden meevoeren om elders kilometersdikke afzettingen op te bouwen.

In zee komen eveneens pakketten voor die onverklaarbaar dik zijn: sommige bereiken een dikte van meer dan 2 km, en bevatten verspreid grote stenen voorkomen. Deze worden verklaard als materiaal dat bezonk vanuit geleidelijk afsmeltende, gesteentemateriaal bevattende, ijsbergen (zoals dat ook nu gebeurt). Maar dergelijke ijsbergen, die afkomstig moeten zijn geweest van afkalvend landijs, kunnen niet met zeestromingen zijn meegevoerd in een tijd dat het zeeoppervlak volledig met ijs was bedekt. En zeker niet in zo grote getale dat door hun afsmelten kilometersdikke pakketten ontstonden. Het laatste woord over 'sneeuwbal aarde' is zeker nog niet gezegd, maar voorstanders van deze hypothese zullen met nieuwe (en betere) argumenten moeten komen; nu lijkt 'sneeuwbal aarde' als sneeuw voor de zon weg te smelten.

Referenties:
  • Young, G.M., 2002. The myth of the snowball Earth. Abstracts volume 16th International Sedimentological Congress (Johannesburg, 2002), p. 418.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Theorie van de sneeuwbal aarde ligt sterk onder vuur' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (27 juli 2002).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl