NGV-Geonieuws 72

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Juli 2004, jaargang 6 nr. 13

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

465 Lower Kane Cave wordt langzaam opgegeten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Een grot (Lower Cane Cave) in de Amerikaanse staat Wyoming wordt langzaam groter door de kalksteenoplossende werking van zwavelzuur. Dat werd al eerder vastgesteld, maar de toen naar voren gebrachte verklaring - die niet op uitgebreid onderzoek berustte - blijkt geheel onjuist. Destijds werd verondersteld dat in het grondwater aanwezig zwavelwaterstof (H2S) onder de invloed van zuurstof uit de atmosfeer op de natte grotwanden werd geoxideerd tot zwavelzuur, en dat het zwavelzuur de kalkwanden van de grot omzette in gips. Gips lost veel gemakkelijker in water op dan kalksteen, en zo zou de grotvorming steeds verder gaan.


WEB VAN BACTERIËN, GEDOMINEERD DOOR DRAADVORMIGE EPSILONPROTEROBACTERIA EN GAMMAPROTEROBACTERIA


HET ONDERZOEKSTEAM BIJ EEN POEL IN LOWER CANE CAVE

Die verklaring blijkt onjuist, zoals vastgesteld door een team onderzoekers van de Universiteit van Texas onder leiding van Annette Summers Engels. Zij merkten op dat er in Lower Cane Cave diverse bronnen en stroompjes voorkomen waarin zich dikke, draderige massa’s van microorganismen bevinden. H2S is voor veel van dergelijk microorganismen een belangrijke bron van energie, en de onderzoekers legden het verband al spoedig. Om de relatie van de microorganismen en het H2S na te gaan, onderzochten ze een (de Upper Spring) van de vier bronnen in de grot. Het zuurstofloze water hieruit stroomt uit in een onderaardse ruimte waarvan de 17 m lange uitgang vol zit met de draderige massa’s. Bij de bron en stroomafwaarts namen de onderzoekers drie jaar lang monsters van het water en de daarin voorkomende (en eruit opstijgende) gassen.

Aanvankelijk dachten de onderzoekers dat, zoals eerder gesuggereerd, het in het water opgeloste H2S snel naar de lucht zou ontsnappen. Uit metingen bleek dat echter slechts zo’n 8% van het opgeloste H2S naar de lucht ontsnapte, terwijl het water stroomafwaarts toch veel armer aan H2S was. Uit andere metingen bleek dat het in het water oorspronkelijk aanwezige H2S ook niet in het water oxideerde tot zwavelzuur. Er moest dus een ander mechanisme in het spel zijn dat H2S aan het water onttrok. Dat andere mechanisme moest, zoals bleek uit de meetlocaties, plaatsvinden in de laatste 5 m van het 17 m lange traject met microorganismen in de uitgang van de passage. Zo’n tien meter stroomafwaarts daarvan bevatte het water zelfs helemaal geen H2S meer.

Kennelijk speelden de microorganismen dus een rol. Omdat te testen werden er monsters van genomen die in het laboratorium werden opgekweekt. Daarbij bleek dat de organismen inderdaad zoveel H2S consumeren dat daarmee het volledige verdwijnen van dit gas uit het water wordt verklaard. Via een aantal stappen zorgen de organismen ervoor dat het H2S wordt omgezet in zwavelzuur, dat direct hun kalkige ondergrond aantast. Zo eten de organismen als het ware langzaam de grotwanden op.

Referenties:
  • Engel, A.S., Stern, L.A. & Bennett, Ph.C., 2004. Microbial contributions to cave formation: new insights into sulfuric acid speleogenesis. Geology 32, p. 369-372.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Annette Summers Engel, Department of Geological Sciences, University of Texas, Austin (Verenigde Staten).

466 Vulkanen barsten seizoensgebonden uit
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Uitbarstingen van vulkanen komen vrijwel altijd onverwachts, hoewel er steeds meer middelen beschikbaar komen om een dreigende uitbarsting te zien aankomen; ook daarmee blijft echter het precieze tijdstip van uitbarsten echter gewoonlijk onvoorspelbaar. Nu blijkt echter dat er toch een statistisch significant patroon in vulkaanuitbarstingen voorkomst.


DE RING VAN VUUR

Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge (Engeland) hebben dat vastgesteld bij analyse van vulkanische uitbarstingen die gedurende de laatste drie eeuwen hebben plaatsgevonden. Historische gegevens wijzen uit dat er seizoensgebonden pieken en dalen in de uitbarstingen voorkomen; de fluctuaties bedragen mondiaal gemiddeld 18% ten opzichte van het maandelijks gemiddelde. Er zijn echter gebieden waar de seizoensinvloed veel groter is, tot wel 50%. Zo blijkt de 'Ring van Vuur' (de cirkel van vulkanen rondom de Stille Oceaan) een duidelijk seizoengebonden patroon te vertonen. Hierbij is opvallend dat zware uitbarstingen veel minder een seizoenspatroon vertonen dan de kleine uitbarstingen (die veel frequenter voorkomen).

Het lijkt op het eerste gezicht verwonderlijk dat processen die hun oorsprong vinden in de diepe ondergrond gerelateerd zouden zijn aan seizoenen. De onderzoekers hebben daarvoor echter een aannemelijke verklaring. Tijdens de jaarlijkse omloop om de zon verandert de afstand tussen beide hemellichaam, en dat heeft invloed op de aantrekkingskracht. Als gevolg daarvan fluctueert de gemiddelde waterstand in de oceanen van plaats tot plaats op een wijze die samenhangt met de positie die de aarde ten opzichte van de zon inneemt en daarmee (omdat die positie varieert met de seizoenen) met de seizoenen. De verschillen in watermassa die per seizoen gemiddeld op een bepaalde plaats in de oceaan aanwezig zijn, zorgen voor kleine deformaties van de aardkorst, die mogelijk worden gemaakt doordat massaverplaatsingen mogelijk zijn in de meer plastische, onder de aardkorst gelegen asthenosfeer. Zo verandert regionaal de druk in de diepe ondergrond op een wijze die - indirect - seizoensgebonden is. Het is overigens ook mogelijk dat kleine verschillen in luchtdruk die met de veranderingen van de seizoensgebonden zeespiegelstanden eveneens een rol spelen.

Zo blijken relatief frequent vulkanische uitbarstingen op te treden, in de Ring van Vuur, in centraal Amerika, Alaska en Kamtsjatka gedurende seizoenen waarin ter plaatse de zeespiegel relatief laag staat. Daarentegen komen frequente uitbarstingen in Melanesië juist voor gedurende maanden waarin de zee hoog staat. Deze bevinding is niet alleen vanuit wetenschappelijk oogpunt interessant, maar heeft ook maatschappelijke betekenis: zo lijkt het zinvol om de bewaking van bepaalde vulkanen te verscherpen in de seizoenen waarin verhoogde activiteit verwacht kan worden; ook kan dan gezorgd worden voor een infrastructuur die het mogelijk maakt om dan, bij een onverhoopte uitbarsting, de locale bevolking snel te evacueren.

Referenties:
  • Mason, B.G., Pyle, M.D., Dade, W.B. & Jupp, T., 2004. Seasonality of volcanic eruptions. Journal of Geophysical Research 109, doi:10.1029/2002JB002293, 12 pp.

467 Vissen liepen eerst in het water, pas daarna op land
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De tetrapoden (de in principe op vier poten lopende landdieren) zijn volgens de huidige inzichten voortgekomen uit vissen die zich - in het Devoon, zo’n 350-370 miljoen jaar geleden - op het land waagden. Daarvoor moesten ze kunnen lopen, en het is dan ook niet verwonderlijk dat daartoe ledematen ontstonden uit vinnen. Hoe dat gebeurde was tot nu toe slecht bekend. En waarom zouden vissen - die zich nu eenmaal met hun vinnen als een vis in het water thuis voelen - trouwens poten ontwikkelen?


EEN OVERGANGSVORM TUSSEN VIS EN AMFIBIE, ACANTHOSTEGA, MET VIER POTEN MAAR OOK MET KIEUWEN

De ontwikkeling moet geleidelijk zijn verlopen, zoals blijkt uit het - overigens schaarse - beschikbare fossiele materiaal, maar het begin van die evolutionaire ontwikkeling was niet erg duidelijk. De eerste bekende levensvormen die zich zo’n beetje in het grensgebied tussen vissen en amfibieën ophouden, zoals Acanthostega, hadden in feite al redelijk ontwikkelde poten. De vondst van een 'opperarmbeen' uit het Devoon werpt nu een nieuw licht op de vroegste ontwikkeling van poten; het kan volgens de onderzoekers worden toegeschreven aan een voorloper van Acanthostega.

Hoe onaanzienlijk het gevonden botje (van ca. 4 cm groot) ook is, evolutionair is het van grote betekenis. Uit de anatomie kan worden opgemaakt dat het noch om een poot, noch om een vin gaat, maar iets er tussenin. Dat betekent dat de vroegste landdieren al iets van poten moeten hebben gehad en niet - zoals de paling of de slangekopvis - alleen maar in staat zij om land stroken te overbruggen door hun lichaam te gebruiken voor de voortbeweging zoals ook slangen dat doen. Die pootachtige structuren kunnen op het land al direct nu hebben gehad, bijv. om zich op te richten om bij bepaald voedsel te komen of om naar mogelijke vijanden uit te kijken.

Het is echter moeilijk voorstelbaar dat vissen poten ontwikkelden omdat ze daarmee op het land beter uit de voeten zouden kunnen. Dat geldt temeer omdat poten en vinnen duidelijk verschillen wat betreft hun stand en hun mate van beweeglijkheid ten opzichte van het lichaam. Ook in dit opzicht is het nu gevonden fossiel een 'missing link': het moet een stand hebben gehad die het minder geschikt maakte al steun voor het lopen op land. Het gewicht van het dier vereist bij lopen op land immers dat de poten min of meer verticaal van het lichaam naar de grond gaan. De hoek waaronder de poot (of vin) van het nu gevonden fossiel stond, was echter niet geheel recht. Dat maakt deze ledemaat ongeschikt voor lopen op het land. Daarentegen kan het dier echter wel in het water over de bodem hebben gelopen. De nogal stompe poten moeten daarbij de mogelijkheid hebben geboden om over zeer zachte, modderige bodems te lopen. Ook moeten ze het mogelijk hebben gemaakt om langdurig op de bodem stil te staan, bijv. in afwachting van een prooi. Dergelijke activiteiten kunnen het ook voor vissen aantrekkelijk hebben gemaakt om 'poten te ontwikkelen'. Deze evolutionaire ontwikkeling, die er korte tijd later toe zou leiden dat dieren op het land konden gaan lopen, is zo goed te verklaren.

Referenties:
  • Clack, J.A., 2004. From fins to fingers. Science 304, p. 57-58.
  • Shubin, N.H., Daeschler, E.B. & Coates, M.I., 2004. The early evolution of the tetrapod humerus. Science 304, p. 90-93.

468 Opnieuw heibel over Chinese fossielen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Er lijkt geen einde te komen aan de problemen die de fossiele vliegende dinosauriërs in het westen veroorzaken. Nu is er van februari tot augustus een tentoonstelling (Feathured dinosaurs and the origin of flight) in het Museum voor Natuurlijke Historie in San Diego, waar 34 exemplaren te zien zijn. Zowel vertegenwoordigers van de Chinese overheid als paleontologische deskundigen hebben het vermoeden dat niet al die exemplaren China op legale wijze hebben verlaten. De organisatoren van de tentoonstelling, Stephen en Sylvia Czerkas, stellen daarentegen dat ze de fossielen legaal in bruikleen hebben gekregen, en dat die in 2007 ook weer naar China zullen worden teruggebracht.


SINORNITHOSAURUS, EEN GEVEDERDE DINOSAURIËR

Het echtpaar Czerkas lijkt een spil te zijn waar veel om draait. Ze hebben een eigen dinomuseum in Blanding (in de Amerikaanse staat Utah) waar ze ook al geruime tijd gevederde exemplaren hebben. Stephen zegt daar paleontologische studies te verrichten (hoewel hij kunstenaar is en geen wetenschappelijke opleiding heeft) en Sylvia is er curator. Ze kwamen in 1999 wereldwijd in het nieuws toen ze op een fossielenbeurs in Tucson een Archaeoraptor kochten (voor 80.000 dollar), die later een vervalsing bleek die bestond uit enkele zeer knap aan elkaar gelijmde stukken van verscheidene soorten; de sensatie van een 'missink link' tussen dinosauriërs en vogels, hoog opgeklopt in de National Geographic (na eerdere weigeringen van de gerenommeerde tijdschriften Science en Nature om een artikel daarover te publiceren) eindigde zo in een koude douche.

Volgens Ji Quang, chef-paleontoloog van het Geologisch Instituut in Peking, zijn ongeveer zes van de nu tentoongestelde exemplaren illegaal in de Verenigde Staten. Hij had ze al eerder in het museum in Blanding gezien en twijfelt er niet aan dat ze uit China zijn gesmokkeld. Hij merkt op dat het ook bijzonder lastig - zo niet onmogelijk - is om de fossielen van Czerkas voor onderzoek in handen te krijgen, hoewel er zeker drie volgens hem van groot wetenschappelijk belang zijn.

Voor Stephen en Sylvia Czerkas speelt geld een belangrijke rol. Ze hebben twee jaar bij allerlei musea hun tentoonstelling aangeboden; een museum dat daarop inging, moest een fors bedrag betalen. Veel musea hebben geweigerd, maar het Museum voor Natuurlijke Historie in San Diego heeft nu dus toegehapt. Met alle gevolgen vandien. De meeste curatoren van Amerikaanse musea zijn het eens met hun collega Luis Chiappe van het Museum voor Natuurlijke Historie van Los Angeles County, die stelt dat vondsten waar mogelijk een luchtje aan zit niet zouden moeten worden tentoongesteld, omdat dat de handel in illegale exemplaren bevordert en het verdwijnen van paleontologische pareltjes aanmoedigt. Uiteraard is de directeur van het museum in San Diego, Mick Hager, het daar niet mee eens. Hij vindt dat belangrijke fossielen juist moeten worden getoond, en hij vertrouwt erop dat de fossielen weer naar China zullen worden teruggebracht.

Referenties:
  • Dalton, R., 2004. Feathered fossils cause a flap in museums. Nature 429, p. 5.

469 Het risico van meteorietinslagen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

Er wordt zelden of nooit iemand door een meteoriet getroffen; gevallen waarin mensen indirect door een meteorietinslag overlijden (bijv. door een hartaanval) zijn wel bekend, maar extreem schaars. Toch hebben meteorieten in het geologische verleden voor massauitstervingen gezorgd. Moeten we nu bang zijn om door een meteorietinslag om het leven te komen of niet?


DE ASTEROïDE TOUTATIS, DIE EEN BAAN NABIJ DE AARDE BESCHRIJFT


LUCHTOPNAME VAN METEORITE CRATER (ARIZONA)

Het is op grond van historische gegevens duidelijk dat er zeer weinig mensen overlijden door de inslag van meteorieten met afmetingen zoals die dagelijks op aarde terecht komen. Hoe ongelukkig het ook zou zijn als je daardoor om het leven zou komen, de maatschappij zou gewoon verder draaien en de oorzaak van je overlijden zou statistisch gezien van geen enkele betekenis zijn. De zaak zou er echter heel anders voor komen te staan als er een grote meteoriet op aarde terecht zou komen. Daarvoor is niet eens een meteoriet nodig met een doorsnede van 10 km (zoals op de Krijt/Tertiair-grens): bij inslagen van meteorieten van meer dan zo’n kilometer in doorsnede zouden er ook maatschappijontwrichtende situaties kunnen ontstaan. Maar ook kleinere objecten kunnen grote problemen opleveren: ongeveer de helft van het risico komt voort uit het (relatief grote aantal) asteroïden met een diameter van 70-500 m. Kometen dragen slechts 1% van het risico bij: hun samenstelling (ijs en gassen) leidt bij een inslag tot veel minder ernstige gevolgen dan bij de inslag van een steen- of ijzermeteoriet.

Met het oog daarop wordt internationaal met telescopen een onderzoek verricht de Spaceguard Survey) naar asteroïden in de directe omgeving van de aarde. Er zijn er inmiddels zo’n 2500 van dergelijke objecten ontdekt, in allerlei maten, waaronder meer dan de helft van de naar verwachting 1100 asteroïden met een doorsnede van meer dan 1 km. Dergelijke asteroïden zullen ooit de aarde treffen, zij het veel minder frequent dan in het verre geologische verleden, tenzij er methoden worden ontwikkeld om alle potentieel bedreigende asteroïden tijdig te ontdekken en om hun inslag te voorkomen (of op zijn minst de gevolgen daarvan drastisch te beperken).

De Spaceguard Survey moet uitzoeken welke asteroïden een baan beschrijven die een botsing met de aarde waarschijnlijk maakt, en zo mogelijk ook wanneer die inslag zou plaatsvinden. Op basis van kansberekening (die weer is gebaseerd op alle bekende gegevens over inslagen in het geologisch verleden, het aantal in aanmerking komende hemellichamen en hun banen) is de verwachting inmiddels dat het risico voor de mens als individu statistisch gezien middelmatig is: de kans om door zo’n inslag te overlijden is kleiner dan de kans dat dat gebeurt door een verkeersongeluk, maar groter dan bijv. door de aanval van een haai bij zwemmen in zee.

Kwantitatief betekent de tot nu toe berekende kans dat er over de hele wereld gemiddeld per jaar 150 mensen direct of indirect door meteorietinslagen zullen overlijden. Dat lijkt een zeer aanvaardbaar risico, maar bedacht moet worden dat vrijwel alle slachtoffers vrijwel gelijktijdig zullen vallen, namelijk bij de ene (zeldzame) inslag van een grote asteroïde. Een naderende inslag is echter veel beter te voorspellen dan een tornado, vloedgolf, aardbeving of vulkaanuitbarsting. Daarom kunnen tijdig maatregelen worden genomen, bijv. in de vorm van massale evacuaties uit de bedreigde gebieden. De mogelijkheid dat de mensheid, net als de dinosauriërs, zal omkomen door een inslag, is reëel maar niet aannemelijk.

Referenties:
  • Chapman, C.R., 2004. The hazard of near-Earth asteroid impacts on Earth. Earth and Planetary Science Letters 222, p. 1-15.

Foto van Meteorite Crater welwillend ter beschikking gesteld door Clark Chapman (namens een vriend), Southwest Research Institute, Boulder, CO (Verenigde Staten). Foto van Toutatis: JPL/NASA.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl