NGV-Geonieuws 33

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 November 2002, jaargang 4 nr. 21

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 270 Zeoliet kan terroristische aanval pareren
  • 271 'Marskanalen' werden geŽrodeerd door vloeibaar CO2
  • 272 Aarde werd bedekt met meteorietenpakket van een meter dik
  • 273 Amery IJsshelf in Antarctica dubbel zo groot
  • 274 Ook opkomst van dinosauriŽrs te danken aan inslag

    << Vorige uitgave: 32 | Volgende uitgave: 34 >>

270 Zeoliet kan terroristische aanval pareren
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Vooral in de Verenigde Staten neemt de angst voor terroristische aanvallen sinds '11-9' grote vormen aan. Daarbij maakt men zich onder meer zorgen over de drinkwatervoorziening: niet onbegrijpelijk na de veronderstelde poging om een drinkwaterreservoir onder de Amerikaanse ambassade in Rome te vergiftigen. De drinkwatervoorziening blijft in onze samenleving een kwetsbaar punt; niet alleen vanwege mogelijke terroristische acties, maar ook vanwege mogelijke verontreinigingen door onachtzaamheid, ongevallen of natuurlijke oorzaken. Daarom wordt op tal van niveaus gezocht naar mogelijkheden om eventueel in het drinkwater gekomen gevaarlijke stoffen (daarbij valt behalve aan gifstoffen ook te denken aan ziekteverwekkers zoals virussen en bacteriŽn) daar ook weer uit te halen.


PROEFOPSTELLING BIJ BRON MET BEWERKTE ZEOLIET (WIT) ALS BARRI»RE TEGEN VIRUSSEN EN BACTERIňN


ASSISTENT VAN DR. SCHULZE-MAKUCH NEEMT WATERMOSTER UIT DE EXPERIMENTELE BRON

Een team onder leiding van Dirk Schulze-Makuch (Universiteit van Texas) lijkt een stap in de goede richting te hebben gezet. Ze hebben een filter ontworpen waarmee virussen uit het drinkwater verwijderd kunnen worden. Dat filter bestaat uit een mengsel van mineralen. De werking ervan is heel simpel: in grondwater hebben virussen een negatieve elektrische lading. Door te zorgen dat het filter juist een positieve lading heeft, blijven de virussen als het ware aan het filter gebonden. De experimenten die het team heeft uitgevoerd, wijzen uit dat zeolieten de migratie van virussen via grondwater effectief kunnen tegengaan. Zeolieten zijn zo effectief doordat ze een grote relatieve oppervlakte hebben, net als kleideeltjes. In tegenstelling tot kleideeltjes zwellen ze echter niet op in water, zodat de doorstroming van het grondwater niet wordt belemmerd.

Een probleem is wel dat zeolieten, net als virussen, van nature een negatieve elektrische lading hebben. Om die lading te doen omslaan in positief, kunnen de zeolieten echter worden behandeld met HDTMA (hexadecyltrimethylammonium). Dat is een ongevaarlijke stof, die momenteel bijvoorbeeld ook in haarconditioners en in mondspoelmiddelen wordt toegepast. Om de werking van zo behandelde zeolieten na te gaan, voerde het team zowel laboratorium- als veldproeven uit, waarbij de resultaten werden vergeleken met die van onbehandelde zeolietfilters en met die van zand met een ijzeroxide-coating. Bij die proeven bleek dat onbehandelde zeolieten noch in het veld noch in het laboratorium effectief virussen bonden. Het gecoate zand deed dat wel in het laboratorium, maar bleek bij de praktijkproeven nauwelijks effectief. Het behandelde zeoliet voldeed zowel in het laboratorium als in het veld aan de hooggespannen verwachtingen. In het veld werd minimaal 99% van de virussen uit het grondwater tegengehouden, terwijl dat bij de bacterie Escheria coli (de belangrijkste veroorzaker van voedselvergiftiging) zelfs 100% was.

Omdat zeolieten ook nog goedkoop zijn, menen de onderzoekers hiermee een middel in handen te hebben gekregen om bijvoorbeeld de punten waar grondwater wordt opgepompt te beschermen tegen terroristische pogingen om het drinkwater met virussen of bacteriŽn te besmetten. Wel moet nog worden uitgezocht hoelang de filters effectief blijven, en ook of HDTMA op langere termijn geen negatieve consequenties heeft voor de volksgezondheid.

Referenties:
  • Schulze-Makuch, D., Pillai, S.D., Guan, H., Bowman, R., Couroux, E., Hielscher, F., Totten, J., Espinosa, I.Y. & Kretzschmar, Th., 2002. Surfactant modified zeolite can protect drinking water from viruses and bacteria. Eos 83 (17).

Afbeeldingen zijn welwillend ter beschikking gesteld door dr. Dirk Schulze-Makuch

271 'Marskanalen' werden geŽrodeerd door vloeibaar CO2
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De uit science fiction bekende 'kanalen' op Mars bestaan niet. Dat is inmiddels wel duidelijk geworden uit de vele opnamen die van onze nabuurplaneet zijn gemaakt. Maar diezelfde opnamen hebben ook duidelijk gemaakt dat er landschapsvormen - inclusief 'rivierbeddingen' - op Mars bestaan die alleen kunnen worden verklaard door aan te nemen dat ze zijn uitgeschuurd door een stromende vloeistof. Dat werd aanvankelijk als aanwijzing gezien dat er op Mars ooit grote hoeveelheden water aanwezig moeten zijn geweest - met daaraan gekoppeld de hoop dat er nu (bijv. ondergronds) ook nog water aanwezig is; met alle mogelijke consequenties voor het bestaan van leven, hoe primitief ook.

Al eerder werd echter door diverse onderzoekers gesuggereerd dat het onwaarschijnlijk is dat er op Mars ooit dergelijk grote hoeveelheden vloeibaar water aanwezig zouden zijn geweest; vloeibaar CO2 (koolzuur) werd als alternatief enkele malen naar voren geschoven. Onderzoekers van de Amerikaanse Geologische Dienst hebben nu, samen met een Australisch geoloog, nieuwe argumenten aangedragen voor erosie door koolzuurstromen. Ze deden dat op basis van waarnemingen die werden gedaan met een laser-hoogtemeter aan boord van de Mars Orbiter. Daarmee werd een profiel opgenomen door de Hellas-depressie, een bekken van 2000 km in doorsnede, dat ca. 9 km diep is. Deze depressie wordt beschouwd als een inslagkrater, en is de grootste op Mars die nog 'in goede staat' verkeert.

Bij het opstellen van een hoogteprofiel door deze inslagkrater (wat gebeurde met een resolutie van 500 m) vonden de onderzoekers dat twee vulkanische gebieden (Malea en Hesperia Plana) langs de rand van de structuur honderden meters lager zijn dan de naburige gebieden. Nadere analyse van de hellingen aan de binnenzijde van deze twee gebieden toonde de aanwezigheid van oude massieven die met vulkanische gesteenten zijn bedekt. De onderzoekers hebben aanwijzingen dat de gebieden oorspronkelijk even hoog moeten hebben gelegen als de omringende gebieden, maar dat ze aan erosie blootgesteld zijn geweest (en daardoor lager werden) nadat het vulkanisme was opgetreden. De verklaring voor deze volgorde van gebeurtenissen is volgens de onderzoekers dat een vloeistof in de Marskorst (of in magma) werd opgewarmd toen magma uit het inwendige van de planeet opsteeg. Door de verhitting zette de vloeistof uit (waarbij mogelijk ook al een deel verdampte), waardoor de druk toenam. Die druk werd uiteindelijk zo groot dat er een explosieve eruptie optrad, waarbij de bovenliggende gesteenten werden gefragmenteerd en samen met de uit het magma vrijkomende vloeistof in een erosieve stroom omlaag vloeiden. De betrokken vloeistof moet volgens de onderzoekers uit koolzuur hebben bestaan, omdat die stof sneller en verder uitvloeit dan water; dat verklaart de uitgestrektheid van de uitgeschuurde dalen. Bovendien is koolzuur bij lage temperaturen vluchtiger dan water zodat er relatief weinig koolzuurgas in het magma van Mars aanwezig hoeft te zijn geweest om dit proces op gang te brengen. Volgens de onderzoekers kunnen zo ook diverse andere verschijnselen op Mars, waaronder instortingsstructuren en geulen elders, worden verklaard. Ze geven echter wel toe dat er nog veel onzekerheden aan hun theorie kleven.

Referenties:
  • Tanaka, K.L., Kargel, J.S., MacKinnon, D.J., Hare, T.M. & Hoffman, N., 2002. Catastrophic erosion of Hellas Basin rim on Mars induced by magmatic intrusion in volatile-rich rocks. Geophysical Research Letters 10.1029/2001GL13885.

272 Aarde werd bedekt met meteorietenpakket van een meter dik
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

Toen ons zonnestelsel nog jong was, ontstonden er tal van hemellichamen die later weer uiteenvielen, samenklonterden met elkaar, etc. Een groot deel van die fragmenten sloeg later in op de inmiddels gevormde planeten en hun manen. Omstreeks 4-3,8 miljard jaar geleden moet het aarde/maan-systeem door een zwaar bombardement van zulke fragmenten zijn getroffen. Op de maan zijn daarvan de sporen nog duidelijk zichtbaar. Op de aarde is dat niet het geval. De redenen daarvoor zijn dat de aarde destijds nog zo heet was dat de inslagkraters waarschijnlijk niet hebben kunnen overleven. Maar gesteenten uit die tijd zijn inmiddels ook geheel verdwenen, hetzij door subductie in de aardmantel als onderdeel van het proces waarbij continentverschuiving optreedt als gevolg van de convectiestromen in het inwendige der aarde, hetzij door erosie. De oudst bekende gesteenten op aarde zijn 3,7-3,8 miljard jaar oud; ze hebben dus net niet het zogeheten Late Zware Bombardement meegemaakt.

Toch is er nu een spoor van dit bombardement gevonden. In 3,8-3,7 miljard jaar oude, sterk gemetamorfoseerde gesteenten in het westen van Groenland en het noorden van Labrador hebben onderzoekers uit AustraliŽ en Engeland namelijk een ongewone samenstelling gevonden van wolfraam-isotopen. Wolfraam-182 ontstaat door radioactief verval uit hafnium-182 (halfwaardetijd 9 miljoen jaar); wolfraam-183 is geen vervalproduct van een radioactief element. Op aarde is de verhouding tussen de twee wolfraamisotopen nagenoeg constant; voor zover dat al niet een gevolg is van gelijktijdige vorming van evenveel van beide isotopen, is de verhouding inmiddels in de loop van de geschiedenis door menging (onder meer bij opsmelting) wel overal vrijwel gelijk geworden. In de onderzochte gesteenten uit Groenland en Labrador is de verhouding echter duidelijk anders. Ook in veel meteorieten komt een van de aarde verschillende verhouding van de twee isotopen voor. De onderzoekers menen dan ook dat de gevonden verhouding een gevolg moet zijn van de inslag van zodanig veel meteorieten met een afwijkende isotopenverhouding, dat daardoor die verhouding op het aardoppervlak tijdelijk werd veranderd. Door erosie en vermenging van de erosieproducten ontstonden zo tenslotte 38-3,7 miljard jaar geleden de gesteenten die nu zijn onderzocht. Het zijn dus geen oude meteorieten zelf (of splinters daarvan) die zijn aangetroffen, maar gesteenten die (mede) zijn opgebouwd uit hun verwerings- en erosieproducten.

Daarmee is volgens de onderzoekers het bewijs geleverd dat ook de aarde a het Late Zware Bombardement blootgesteld is geweest. Ze berekenen, mede op basis van gegevens over de maan, dat de aarde tijdens het Late Zware Bombardement, gedurende een periode van ongeveer 100 miljoen jaar, 1-2 x 108 miljard ton ruimtepuin heeft ingevangen. Dat komt overeen met zoín 2 ton per vierkante meter, wat neerkomt op een aarde-omspannende laag van bijna een meter dik.

Referenties:
  • Schoenberg, R., Kamber, B.S., Collerson, K.D. & Moorbath, S., 2002. Tungsten isotope evidence from ~3.8-Gyr metamorphosed sediments for early meteorite bombardment of the Earth. Nature 418, p. 403-405.

273 Amery IJsshelf in Antarctica dubbel zo groot
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Glaciologie !

Rondom het vasteland van Antarctica bevindt zich een uitgestrekte ijskap die voor een belangrijk deel kan worden beschouwd als een voortzetting in zee van de gletsjers die vanaf de hogere delen van het continent richting oceaan stromen. Dit 'landijs' op zee staat eerst nog in contact met de zeebodem, maar door het geleidelijk dieper worden van de bodem raakt de ijsmassa op een gegeven moment los van de bodem en vormt dan een drijvende massa: de ijsshelf. Deze shelf is van groot belang voor het klimaat op aarde: niet alleen komt hier het meeste ijssmeltwater in zee vandaan (vooral door afkalving, maar ook door afsmelting van het ijs op het contactvlak met het onderliggende water), maar ook beÔnvloedt de vorm en uitgestrektheid van de shelf het circulatiepatroon van de zeestromen.


LAMBERT-GLETSJER

Rondom Antarctica zijn diverse ijsshelves te vinden, waarvan twee met enorme afmetingen (de Filchner-Ronne Shelf en de Ross Shelf). De andere zijn veel kleiner, hoewel soms toch altijd nog meer dan 10.000 km2 groot. De Amery Shelf voor de kust van oostelijk Antarctica werd, sinds een onderzoek dat twintig jaar geleden werd uitgevoerd, geschat op zoín 40.000 km2. Nieuw onderzoek door een groep onderzoekers uit de Verenigde Staten, AustraliŽ en Rusland wijst echter uit dat deze shelf bijna tweemaal zo groot is, n.l. 71.260 km2. Daarmee is dit nu in grootte de derde ijsshelf van Antarctica. Dat deze shelf zoveel groter is dan eerder werd aangenomen, komt doordat de denkbeeldige lijn die de grens markeert tussen het gebied waar het ijs nog op de zeebodem rust en het gebied waar het ijs drijft (gewoonlijk aangeduid als de 'grounding line') zoín 240 km zuidelijker ligt dan tot nu toe werd aangenomen. Het betekent uiteraard ook dat de lengte van de gletsjer waarvandaan het ijs op de Amery IJs-shelf afkomstig is (de Lambert-gletsjer) korter is dan tot nu toe werd aangenomen: hij is geen 1050 km lang maar 810 km.

De onderzoekers kwamen tot hun bevinding op basis van zowel waarnemingen als modelmatige analyses en berekeningen. Ze deden hun waarnemingen - die 20 jaar geleden niet mogelijk waren - onder meer met behulp van satellietwaarnemingen (met de ESR-1), waarmee op basis van radar de dikte van de ijsmassa in kaart gebracht kon worden. De onderzoekers wijzen erop dat hun bevindingen inhouden dat de watermassa onder de Amery Shelf veel verder zuidwaarts doorloopt dan eerder werd aangenomen. Dat betekent volgens hen dat er andere waarden moeten worden gehanteerd voor tal van andere zaken die voor het klimaat op wereldwijde schaal van belang zijn. Dat betreft onder meer de loop van zeestromen, de invloed van getijden, en het bevriezen en weer smelten van zeewater in de directe omgeving.

Referenties:
  • Fricker, H.A., Allison, I., Craven, M., Hyland, G., Ruddell, A., Young, N., Coleman, R., King, M., Krebs, K. & Popov, S., 2002. Redefinition of the Amery Ice Shelf, East Antarctica, grounding zone. Journal of Geophysical Research - Solid Earth 10.1029/2001JB000383, 9 pp.

Afbeelding met toestemming van USGS Eros Data Center en NASA Landsat uit: http://landsat.gsfc.nasa.gov/earthasart/icefall.html

274 Ook opkomst van dinosauriŽrs te danken aan inslag
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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 !

Aan het tijdperk van de dinosauriŽrs kwam een abrupt einde door de inslag van een hemellichaam op de grens van Krijt en Tertiair. Oud nieuws. Maar nu zijn er - overigens (nog?) niet door iedereen geaccepteerde - aanwijzingen dat ook de snelle opkomst van de dinoís (aan het begin van het Trias, 200 miljoen jaar geleden) gerelateerd is aan een inslag.

De aanwijzingen hiervoor zijn divers, wat de kracht van de hypothese versterkt; ze zijn echter geen van alle echt overtuigend op zichzelf, wat de hypothese minder sterk maakt. Dat sluit echter geenszins uit dat nader onderzoek sterkere aanwijzingen zal opleveren. Het gegeven is in ieder geval interessant genoeg om nader onderzoek te rechtvaardigen, en bovendien is de aard van het inmiddels uitgevoerde onderzoek op zich een (nieuw) bewijs van de stelling dat een aanpak op diverse fronten de meest interessante resultaten kan opleveren.

Een belangrijke pijler van de nieuwe hypothese over de opkomst van de dinoís bestaat uit onderzoek van fossiele voetsporen. Dat gebeurde voor een belangrijk deel door twee amateurpaleontologen: Michael Szajna en Brian Hartline. Zij onderzochten zoveel mogelijk sporen die tal van diergroepen achterlieten in de afzettingen van een lange serie meren in het centrum van het toenmalige supercontinent Pangea. Ze vonden in totaal meer dan 10.000 sporen, en gingen - voor zover mogelijk - na door welke diergroepen die waren achtergelaten. Daarbij bleek dat op de grens van Trias naar Jura een opvallende verandering optrad: het percentage van niet-dino-sporen nam plotseling sterk af, terwijl het percentage dinosporen plotseling steeg van 20% tot meer dan 50%. Kennelijk werd de wereld plotseling veel dinovriendelijker. Dat is des te opvallender omdat tegelijkertijd de vleesetende dinoís plotseling (gemiddeld) tweemaal zo groot werden als tevoren.

Behalve deze plotselinge veranderingen in sporen, bleek op de Trias/Jura-grens op diverse plaatsen ook een verhoogde concentratie van het element iridium op te treden. Bij lange na niet zo sterk als op de K/T-grens, maar toch duidelijk. Althans volgens de pleitbezorgers van de inslaghypothese. Volgens andere onderzoekers kan de concentratie van iridium (enkele malen de 'normale' waarde) echter ook op andere wijze worden verklaard.

Hoe dan ook, binnen 20.000 jaar na het moment waarop het iridiumrijke laagje werd afgezet, bleken alle sporen van reptielen verdwenen in de onderzochte afzettingen. En zoín 10.000 jaar na afzetting van het laagje verschenen de eerste sporen van de dinosoorten die in de Jura zouden gaan domineren. Dat lijkt alles bij elkaar iets teveel voor toeval.

Sterker nog, er waren al eerder aanwijzingen gevonden dat direct na de grens Trias-Jura een sterke opkomst moet hebben plaatsgevonden van varens, zoals dat ook direct na de K/T-grens het geval was. En er waren ook wat kwartskorrels gevonden die 'schokstructuren' vertoonden, net zoals die voorkomen op de K/T-grens. Die aanwijzingen zijn echter lange tijd genegeerd omdat ze op zich te weinig overtuigend waren voor een grote inslag. Maar in combinatie met de nieuwe gegevens ontstaat er toch een tamelijk afgerond beeld. De dinoís lijken zowel hun opkomst als hun ondergang aan een inslag te danken/wijten te hebben.

Referenties:
  • Kerr, R.A., 2002. Did an impact trigger the dinosaursí rise? Science 296, p. 1215-1216.
  • Olsen, P.E., Kent, D.V., Sues, H.-D., Koeberl, C., Huber, H., Montanari, A., Rainforth, E.C., Fowell, S.J., Szajna, M.J. & Hartline, B.W., 2002. Ascent of dinosaurs linked to an iridium anomaly at the Triassic-Jurassic boundary. Science 296, p. 1305-1307.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl