NGV-Geonieuws 12

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 157 Echtpaar aangeklaagd voor 'diefstal' van een Allosaurus
• 158 Verenigde Staten nemen wettelijke maatregelen tegen plundering fossielvindplaatsen
• 159 IJzer in sneeuw beïnvloedt biomassa in zee
• 160 Zonnewind leidde in geologisch verleden nauwelijks tot 'erosie' van aardatmosfeer
• 161 Dinoeieren geven beter inzicht in kop van titanosauriërs
• 162 Leven herstelde zich na inslag op grens Krijt/Tertiair in 10.000 jaar
• 163 Zonne-instraling en klimaat
• 164 Zeer laag CO₂-gehalte was aanleiding tot het ontstaan van bladeren
• 165 Leven op aarde vertakte zich reeds bijna 3,5 miljard jaar geleden
• 166 Ritmische afzettingen weerspiegelen precessiebeweging van aardas

  << Vorige uitgave: 11 | Volgende uitgave: 13 >>

157 Echtpaar aangeklaagd voor 'diefstal' van een Allosaurus Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Op 4 september is het echtpaar James door de Amerikaanse staat Utah en de federale overheid aangeklaagd voor de diefstal van een skelet van een Allosaurus. Ze zouden het 150 miljoen jaar oude skelet in 1991 hebben uitgegraven op een stuk grond in Utah dat aan de federale overheid toebehoort. Dat is bij wet verboden, maar vanwege de versnipperde wetgeving (die pas onlangs is aangepakt, zie Geonieuws 158) werd er zelden tegen overtreders opgetreden.

Er zijn zo’n tien min of meer complete skeletten van Allosaurus bekend, en deze zijn zeer gewild bij verzamelaars, die er vaak hoge bedragen voor over hebben. Het zijn dan ook indrukwekkende fossielen van 10-14 meter lang, met vlijmscherpe tanden in de bek, want Allosaurus was een vleeseter die het andere sauriërs in het Vroeg-Jura niet gemakkelijk gemaakt zal hebben.

Het skelet van het echtpaar James is voor zo’n 85% compleet. Barry James claimt echter dat het niet gaat om een skelet van 1 dier, maar om botten die afkomstig zouden zijn van een groot aantal individuen. Die zouden ook niet recent op federaal land zijn opgegraven, maar op het einde van de negentiende eeuw op prive-terrein zijn ontdekt. Bovendien zou het echtpaar James geen eigenaar van de botten zijn, maar het skelet alleen in elkaar hebben gezet voor de rechtmatige eigenaar.

Dat laatste is niet onmogelijk, want het echtpaar heeft een eigen bedrijfje (Prehistoric Journeys) dat ook in het verleden veel skeletten van uitgestorven diersoorten in elkaar heeft gezet. Sommige van die exemplaren staan in grote Amerikaanse musea, dus de activiteiten van het echtpaar waren allang bekend.

Tegen het echtpaar pleit de gedetailleerde aanklacht: Barry James zou in 1991 naar Utah zijn afgereisd en daar met drie mensen hebben onderhandeld over de aankoop van een Allosaurus-skelet. Volgens de beschuldiging zou hij vervolgens 90.500,00 dollar hebben betaald om het skelet te laten opgraven. Vervolgens zou hij met een Japanse koper hebben onderhandeld over een verkoop voor 400.000 dollar. Deze bedragen onderstrepen om hoeveel geld het gaat bij dit soort praktijken.

Als het echtpaar schuldig wordt bevonden, is een gevangenisstraf van 15 jaar mogelijk. Daarnaast probeert Justitie de door de overheid geleden schade op het echtpaar te verhalen. Die schade zou 2,1 miljoen dollar bedragen. Daarin zit het bedrag dat het echtpaar voor de verkoop zou hebben ontvangen. Van het skelet zelf ontbreekt echter nog ieder spoor.

Referenties:

• Gewolb, J. (ed.), 2001. Dinosaur theft alleged. Science 293, p. 2201.

158 Verenigde Staten nemen wettelijke maatregelen tegen plundering fossielvindplaatsen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Op 2 oktober heeft de Federale overheid van de Verenigde Staten een pakket wettelijke maatregelen voorgesteld om verdere plundering van fossielvindplaatsen tegen te gaan; ook het beheer van die plaatsen moet op die wijze verbeterd worden. Het wetsvoorstel wordt door zowel de Republikeinen als de Democraten gesteund. Weliswaar waren er reeds wetten met een zelfde oogmerk in de Verenigde Staten, maar die waren nogal versnipperd, waardoor toepassing op grote problemen stuitte. De nieuwe wet voorziet daarin. Hij is gemodelleerd naar een soortgelijke wet die in 1979 werd aangenomen ter bescherming van archeologische vondsten en vindplaatsen.

De 'Paleontological Resources Preservation Act' wordt ondersteund door de Society of Vertebrate Paleontology (SVP), die kort daarvoor het pakket wetten aan de leden had voorgelegd op de jaarlijkse bijeenkomst.

De nieuwe wet maakt het onder meer mogelijk om zwaardere straffen te eisen tegen degenen die fossielen meenemen van land dat aan de federale overheid toebehoort; ook moeten de diverse federale diensten erdoor meer volgens gelijke richtlijnen gaan werken aan de bescherming en het beheer van de vindplaatsen, en de registratie van nieuwe belangrijke vindplaatsen beter coördineren. Volgens de voorzitter van de SVP zal de wet ervoor zorgdragen dat de fossielen ook komende generaties genoegen zullen opleveren, en aan hun opvoeding zullen bijdragen.

Een van de directe doelstellingen is om een einde te maken aan de zwarte markt in bijzondere fossielen. Deze markt is groot, omdat particuliere verzamelaars - vaak zonder enige paleontologische kennis - bereid zijn om grote bedragen voor uitzonderlijke vondsten te betalen. Daar wordt overigens reeds steeds strenger tegenop getreden: niet lang geleden werden handelaren in staat van beschuldiging gesteld toen ze probeerden een bijna compleet skelet van een Allosaurus aan de man te brengen (zie Geonieuws 157). Dat skelet zou volgens de beschuldiging tien jaar geleden illegaal zijn opgegraven op een stuk federaal land in de staat Utah.

Referenties:

• Dalton, R., 2001. US lazen out bare boes of fossiel protector pakkage. Naturel 413, p. 555.

159 IJzer in sneeuw beïnvloedt biomassa in zee Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De hoeveelheid leven die zich in zee kan ontwikkelen hangt onder meer samen met de ter plaatse aanwezige hoeveelheid voedingsstoffen. Daartoe behoren tal van chemische elementen, waarvan meer of minder grote hoeveelheden nodig zijn om essentiële functies te kunnen uitvoeren. Zo zijn er voor de aanmaak van hormonen sporen van talrijke zeldzame mineralen nodig. Het op aarde veel voorkomende element ijzer is onder meer bij de meeste dieren nodig om zuurstof via bloed te kunnen transporteren, maar daarnaast is dit element voor tal van andere functies onmisbaar. Onder meer algen zijn grote 'afnemers' van ijzer in zeewater.

In water is ijzer slecht oplosbaar. Het leven in zee is niettemin afhankelijk van de aanwezigheid van dit element. Dat komt onder meer via neerslag in zee terecht, vaak in de vorm van verbindingen die wel goed oplosbaar zijn. Onderzoek daarnaar heeft nu nieuwe schattingen opgeleverd wat betreft de hoeveelheid ijzer die via neerslag in zee terechtkomt, alsook over de oplosbaarheid van ijzer in stoffen die in de vorm van aerosolen in de lucht voorkomen. Hiertoe maten de onderzoekers het ijzervoorkomen in sneeuw die ze verzamelden op drie plaatsen binnen het zeegebied rond Antarctica dat alleen ‘s winters met zeeijs is bedekt, alsook op een plaats op het vasteland van Antarctica.

Ze berekenen dat het ijzer dat via neerslag uit de atmosfeer in zee terechtkomt binnen het onderzochte gebied in principe de jaarlijkse groei mogelijk maakt van een hoeveelheid plantaardig plankton met een inhoud aan koolstof van 1100 miljard mole. Dat is een ontzagwekkende hoeveelheid, maar nog altijd minder dan 5% van wat er werkelijk wordt geproduceerd. Dit houdt in dat er dus veel meer ijzer, via opgeloste verbindingen, via het zeewater zelf moet worden aangevoerd. Niettemin geeft het via sneeuwval rondom Antarctica in zee terechtkomende ijzer een zodanige extra productie van biomassa dat daarmee rekening moet worden gehouden bij het modelleren van de koolstofcyclus op aarde.

Referenties:

• Edwards, S. & Sedwick, 2001. Iron in East Antarctic snow: implications for atmospheric iron deposition and algal production in Antarctic waters. Geophysical Research Letters 27.

160 Zonnewind leidde in geologisch verleden nauwelijks tot 'erosie' van aardatmosfeer Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De aardatmosfeer verliest massa door de eroderende werking van de zonnewind, een mengsel van door de zon uitgestoten protonen, elektronen en alfadeeltjes (kernen van heliumatomen). Omdat de aarde relatief dicht bij de zon staat, is de zonnewind verhoudingsgewijs sterk. Dat leidt ertoe dat de aarde (net als bijv. kometen) een soort staart vormt die op de reis door het wereldruim steeds van de zon af is gericht. Die staart van de aarde bestaat vooral uit gassen uit de atmosfeer die langzaam aan de aantrekkingskracht van de aarde ontsnappen. Dit is een altijd voortgaand proces, en tot nu toe werd aangenomen dat de aarde daardoor in de loop van de geschiedenis een grote hoeveelheid gassen, inclusief zuurstof, is kwijtgeraakt. Dat de atmosfeer daarbij niet geleidelijk 'op' is geraakt, is te verklaren aan de voortgaande uitstoot van gassen (onder meer via vulkanisme) die uit het inwendige van de aarde afkomstig zijn.


ZONNEWIND

De aarde blijkt echter veel minder atmosferische zuurstof te verliezen dan tot nu toe werd aangenomen (omstreeks 3 kg atmosfeer per seconde). De aarde blijkt, volgens onderzoek door Japanse en Amerikaanse onderzoekers die gebruik maakten van meetapparatuur in ruimtevaartuigen, momenteel gemiddeld echter veel minder dan 1 kg aan atmosferisch gas per seconde kwijt te raken (de hoeveelheid en samenstelling variëren met de zonnecyclus). Dat lijkt misschien nog steeds veel, maar er is in de hele geschiedenis van de aarde waarschijnlijk slechts zo 18% van de huidige hoeveelheid materie in de atmosfeer op deze wijze verdwenen, en zelfs niet meer dan zo 2% van de huidige hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer. Het zal nog zo’n 50 miljard jaar duren om zo de volledige aardatmosfeer op te souperen, terwijl de aarde nog geen 5 miljard jaar oud is. We kunnen dus nog vooruit. Dat het verlies zoveel minder is dan eerder werd gedacht, is volgens de onderzoekers een gevolg van het relatief sterke magnetische veld van de aarde, waardoor de (grotendeels elektrisch geladen) deeltjes van de zonnewind worden afgebogen en relatief weinig atmosferische gassen wegduwen.

Het verlies van de atmosferische gassen, waarin behalve zuurstof en stikstof ook veel waterdamp aanwezig is, blijkt sterk afhankelijk van het aardmagnetisch veld (en daarnaast uiteraard van de aantrekkingskracht en de sterkte van de zonnewind). Dat maakt het volgens Rickard Lundin mogelijk om het verlies in de loop der tijd van bijv. Mars te berekenen. Die planeet verliest ongeveer 1 kg/s. Daaruit valt te reconstrueren (nu we weten dat er op Mars water heeft gestaan) dat er zo’n 4 miljard jaar geleden een gemiddelde waterdiepte moet zijn geweest van enkele meters. Omdat vroeger de verdamping sneller ging (bij hogere temperaturen) is er zelfs waarschijnlijk in de loop der tijd veel meer waterdamp met de zonnewind afgevoerd, waaruit de gevolgtrekking getrokken kan worden dat er vroeger echte oceanen op Mars moeten hebben bestaan.

De aarde verliest momenteel slechts zo’n 10% van de hoeveelheid zuurstof die Mars en Venus verliezen. Dat kan wijzen op de grote invloed van het aardmagnetisch veld. Maar het is ook goed mogelijk dat een deel van de verdwenen zuurstof later weer wordt 'teruggevangen'.

Referenties:

• Lundlin, R., 2001. Erosion by the solar wind. Science 291, p. 1909.
  
• Seki, K., Elphic, R.C., Hirahara, M., Terasawa, T. & Mukai, T., 2001. On atmosphreric loss of oxygen ions from the Earth through magnetospheric processes. Science 291, p. 1939-1941.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Aardatmosfeer verloor weinig massa door zonnewind' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (31 maart 2001).

Afbeelding uit: http://science.msfc.nasa.gov/ssl/pad/solar/sun_wind.htm

161 Dinoeieren geven beter inzicht in kop van titanosauriërs Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Hoe groter een dier is, hoe geringer de kans dat het in zijn geheel fossiliseert: aaseters, waterstromen en tal van andere factoren zorgen er als regel voor dat de lichamen van grote dieren nauwelijks kans krijgen om ongeschonden door sediment bedekt te raken. Dat geldt uiteraard ook voor de grote dinosauriërs; er zijn slechts zeer weinig (bijna) complete skeletten bekend. Van de groep van titanosauriërs zijn helemaal geen complete skeletten bekend, en slechts enkele min of meer redelijk bewaard gebleven schedels. Hoe die schedels er hebben uitgezien, is nu echter door een bijzondere vondst een stuk duidelijker geworden.

Bij Auca Mahuevo in Patagonië (Argentinië) is een nest gevonden met eieren van deze soort. De streek is bekend om zijn talrijke vindplaatsen van dino-eieren, waarvan er duizenden zijn gevonden. Ze dateren alle van 89-71 miljoen jaar geleden. De meeste eieren laten weinig detail zien, maar een aantal nu gevonden exemplaren blijken prachtige embryo’s te bevatten, met volledige schedels (ter grootte van maximaal vier centimeter). In totaal zijn nu zeven embryo bevattende eieren geborgen. Deze vondst is uitzonderlijk, want in de afgelopen 13 jaar hebben paleontologen embryo’s van vijf soorten dinosauriërs in eieren aangetroffen, maar daarvan bevatte slechts 1 een ongeschonden schedel.


SAURIËR IN EI NAAR TEKENING J.L.G.ARTS GEBASEERD OP KUNSTWERK VAN MICK ELLISON

Uit de gevonden schedels kunnen gegevens worden gehaald over de embryonale ontwikkeling, en daarmee ook over de evolutionaire ontwikkeling en de verwantschap met andere sauriërs. Zo bevestigt de vondst de hypothese dat de oriëntatie van de hersenholte en de positie van de neusgaten zich onafhankelijk van elkaar hebben ontwikkeld gedurende de evolutie.

Referenties:

• Chiappe, L.M., Salgado, L. & Coria, R.A., 2001. Embryonic skulls of titanosaur sauropod dinosaurs. Science 293, p. 244-246.
  
• Stokstad, E., 2001. Unhatched eggs help dinos get a head. Science 293, p. 2371.

162 Leven herstelde zich na inslag op grens Krijt/Tertiair in 10.000 jaar Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Omstreeks 65 miljoen jaar geleden, op de grens tussen Krijt en Tertiair, stierven zeer grote aantallen planten- en diersoorten uit als gevolg van een wereldomvattende catastrofe. De - indirecte - reden was de inslag van een hemellichaam (een meteoriet of komeet); de directe reden voor het massale uitsterven was, hoewel ongetwijfeld veel individuen op een of andere wijze direct de dood vonden, gebrek aan voedsel. Er moet namelijk bij de inslag zoveel stof de lucht in zijn geslingerd dat de aarde voor enkele jaren verduisterd was, waardoor plantengroei vrijwel onmogelijk was. Planteneters vonden dus onvoldoende voedsel, en de jagende dieren werden daardoor op hun beurt geconfronteerd met een gebrek aan prooidieren.

Enige tijd na het massale uitsterven van niet alleen onnoemelijk veel individuen maar ook meer dan de helft van alle soorten, ontstond er echter een nieuwe explosie van leven, met ook veel nieuwe soorten. Hoeveel tijd er inmiddels was verstreken, is al geruime tijd onderwerp van verhitte debatten. Dat hangt mede samen met het feit dat de aard van het ingeslagen hemellichaam niet bekend is. Een van de hypotheses is dat er een hele zwerm meteorieten bij betrokken was, en dat de inslagen daarvan gedurende langere tijd plaatsvonden.

Het lijkt nu niet langer mogelijk die laatste hypothese te verdedigen. Amerikaanse en Italiaanse geologen hebben namelijk vastgesteld dat het ging om een enkele inslag. Ze onderzochten daartoe de kalkstenen die in zee werden afgezet. Die gesteenten geven blijk van een tijdlang vrijwel constante aanvoer van het isotoop helium-3, dat kenmerkend is voor stof van andere hemellichamen dat op aarde terechtkomt. In dit geval was die aanvoer constant doordat stof dat afkomstig was van het ingeslagen hemellichaam na de inslag langzaam uit de lucht op aarde terugviel.

Het (bijna) wereldwijd voorkomend kleilaagje dat de grens tussen Krijt en Tertiair aangeeft (en dat ook in de kalkstenen is terug te vinden), blijkt binnen 8.000-12.000 jaar te zijn afgezet. Na dit interval vond weer kalksedimentatie plaats. De onderzoekers redeneren dat de duisternis na de inslag waarschijnlijk enkele jaren heeft geduurd. Toen het weer lichter werd, begon vooral in de oceanen het leven weer op gang te komen. Dat leven in zee produceerde kalk (schaaltjes en skeletjes) dat bezonk en op de bodem kalksteenpakketten vormde. Dat begon dus weer op grote schaal zo’n 10.000 jaar na de inslag. Kennelijk was die tijd voldoende om het ecosysteem te herstellen en om weer grootschalige voedselketens te krijgen. De kalksedimentatie bleef vervolgens zo’n 20 miljoen vrijwel constant, waarbij het kalkpakket even snel aangroeide als voor de inslag. Dat betekent dat het leven in zee zo’n 10.000 jaar na de inslag al weer even uitbundig moet zijn geweest als voor de inslag.

Referenties:

• Mukhopadhyay, S. Farley, K.A. & Montanari, A., 2001. A sort duration of the Cretaceous-Tertiary boundary event: evidence from extratereestrial helium-3. Science 291, p. 1952-1955.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Na de grote inslag herstelde het leven zich in 10.000 jaar' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (7 april 2001).

163 Zonne-instraling en klimaat Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Het weer en het klimaat op aarde worden beïnvloed door de hoeveelheid zonneinstraling. Die hangt af van een aantal factoren, waarvan de baan van de aarde om de zon en de stand van de aardas ten opzichte van die baan bij geologen het meest bekend zijn, omdat daarmee het optreden van ijstijden samenhangt. Bij meteorologen is een andere factor veel bekender: de cycliteit die optreedt bij de zonneactiviteit (de bekendste cyclus duurt 11 jaar, maar er zijn ook langere cycli).

De zonneactiviteit is ook voor tal van technici van belang, omdat daarmee ook de al dan niet gestoorde ontvangst van radiosignalen etc. samenhangt. Mede daarom wordt er veel onderzoek gedaan naar die zonneactiviteit, en worden op basis van de waarnemingen modellen opgesteld waarmee die activiteit is te voorspellen. Uiteraard is de hoeveelheid zonneinstraling ook van belang voor degenen die zich bezighouden met de ontwikkelingen van het klimaat op aarde, waarbij nog steeds een punt van discussie is in hoeverre menselijke activiteiten bijdragen aan de verandering van het klimaat.

Er zijn nu schattingen gepubliceerd over de gemiddelde jaarlijkse hoeveelheid zonneinstraling tot het jaar 2018. Die schattingen zijn gebaseerd op de flux van 10,7 cm radiogolven, die inmiddels alweer routinematig worden voorspeld op basis van statistische technieken die op hun beurt weer gebruikmaken van (geo)fysische gegevens. Volgens de voorspellingen zullen minima in de zonneinstraling optreden in 2006 en 2016 (in beide jaren met een gemiddelde waarde van 1365,66 watt per vierkante meter), met daartussen een piek in 2010 (1366,50 W/m2).

Wanneer de toename in de uitstoot van broeikasgassen (uitgezonderd CO₂) in de komende twintig jaar verwaarloosbaar klein zou blijven, en wanneer de opwarming door de uitstoot van CO₂ teniet zou worden gedaan door de uitstoot van industriële aerosolen, zouden al in de nabije toekomst de effecten van deze variaties in zonneinstraling merkbaar kunnen worden, stelt de onderzoeker. Deze optimistische visie gaat er echter wel van uit dat er in de komende twintig jaar geen nieuwe activiteiten door de mens zullen worden ontplooid die invloed hebben op het klimaat.

Referenties:

• Lean, J.L., 2001. Solar irradiance and climate forcing in the near future. Geophysical Research Letters 28, p. 4119-4122.

164 Zeer laag CO2-gehalte was aanleiding tot het ontstaan van bladeren Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Het gehalte aan koolzuurgas (CO₂) in de atmosfeer daalde tijdens het Devoon (410-363 miljoen jaar geleden) met wel 90%. Volgens Engelse onderzoekers is dat de verklaring voor het ontstaan van bladeren bij landplanten. De landplanten - die zich omstreeks 400 miljoen jaar geleden ontwikkelden - hadden het daarvoor tientallen miljoenen jaren zonder bladeren gesteld. Dat kan dus kennelijk zonder grote problemen, maar de samenstelling van de atmosfeer moet zich daar dan wel voor lenen.

Dat komt doordat planten de aan- en afvoer van gasvormige stoffen zoals zuurstof en koolzuurgas regelen via huidmondjes. Het aantal huidmondjes dat een plant nodig heeft is daarom sterk afhankelijk van de samenstelling van de atmosfeer, en in het bijzonder van de CO₂-concentratie. Bladeren verhogen de oppervlakte - en dus (onder meer) het potentiële aantal huidmondjes - van een plant zeer sterk. Bij de hoge CO₂-concentratie in de atmosfeer, zoals die voorafgaand aan het Devoon bestond, waren slechts weinig huidmondjes nodig, en bestond er dus nog geen echte behoefte aan bladeren (momenteel zien we dat de dichtheid van het aantal huidmondjes op plaatsen met een hoog CO₂-gehalte laag is omdat uitwisseling van koolzuurgas en zuurstof met de atmosfeer dan immers relatief gemakkelijk is).

In principe zou het uiteraard ook mogelijk zijn geweest dat de landplanten vanaf hun eerste ontwikkeling bladeren hadden gehad (het bouwplan stond dat zeker toe), maar dat die weinig huidmondjes zouden hebben gehad toen de CO₂-concentraties nog zo hoog was. Dat bladeren aanvankelijk niet aanwezig waren komt doordat bladeren met een relatief laag aantal huidmondjes ook een nadeel hebben: ze verliezen minder warmte door evapotranspiratie (verdamping) bij heet weer. De resulterende 'warmte-stress' kan worden verminderd door een lange bladomtrek; planten met bijv. vingervormige kunnen nu eenmaal gemakkelijker overtollige warmte aan de omgeving dan planten met alleen maar stekelvormige 'bladeren'. Als gevolg is het bij een stijgende CO₂-concentratie voor planten aantrekkelijk om gelobde bladeren te ontwikkelen, met relatief weinig huidmondjes. Deze relatie tussen bladvorm, huidmondjes en CO₂-concentratie is bij fossiele planten inderdaad terug te vinden.

Aan de andere kant, onder omstandigheden waarin het warm is (dus, vanwege het broeikaseffect, bij hoge CO₂-concentraties) ontvangen juist bladeren veel warmte. In dat opzicht is het niet 'aantrekkelijk' om dan bladeren te hebben. Een dergelijke hoge CO₂-concentratie bestond in de vroege aardgeschiedenis. Vandaar dat de eerste planten geen echte bladeren ontwikkelden: ze zouden het te warm hebben gekregen. In het Devoon nam, als gevolg van de extreme daling van het CO₂-gehalte, de temperatuur af en daarmee de noodzaak tot bladeren die de warmte weer gemakkelijk konden afgeven. Toch werd juist toen, vanwege de noodzaak om veel CO₂ te kunnen opnemen ten behoeve van de fotosynthese, de ontwikkeling van bladeren in feite onontkoombaar.

Referenties:

• Beerling, D.J., 2001. Evolution of leaf-form in land plants linked to atmospheric CO₂ decline in the Late Palaeozoic area. Nature 410, p. 352-354.
  
• Kenrick, P., 2001. Turning over a new leaf. Nature 410, p. 309-310.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Planten ontwikkelden pas bladeren na scherpe CO₂-daling' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (21 april 2001).

165 Leven op aarde vertakte zich reeds bijna 3,5 miljard jaar geleden Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Sulfaatreducerende bacteriën behoren tot de vroegste levensvormen op aarde. De oudst bekende exemplaren stamden tot nu toe van 2,7 miljard jaar geleden, maar nu zijn er aanwijzingen dat deze organismen reeds 3,47 miljard jaar geleden op Aarde leefden. Een team van Deense en Australische aardwetenschappers en biologen concludeert dat uit de isotopenverhoudingen in microscopisch kleine hoeveelheden van sulfiden die voorkomen in kristallen bariet (bariumsulfaat) van deze ouderdom.

Ze baseren deze conclusie op het feit dat dit type bacteriën sulfiden produceren wanneer ze sulfaten gebruiken om organisch materiaal of waterstof te oxideren. Bij bepaalde sulfaatconcentraties treedt binnen de geproduceerde sulfiden een relatieve verarming op van het isotoop S-34. Die verarming kan tot 4% oplopen. Naarmate de concentratie aan sulfaten lager is, neemt overigens ook de relatieve verarming van S-34 in de geproduceerde sulfiden af, en onder een bepaalde concentratie treedt zelfs helemaal geen verarming meer op.

Om in oude gesteenten de eventuele aanwezigheid van sulfaatreducerende bacteriën te kunnen vaststellen, is een hoge concentratie aan sulfaat dus belangrijk. Oorspronkelijk bevatte de zee op aarde te lage concentraties om dit te kunnen doen. Vandaar dat de oudst bekende sulfaatreducerende bacteriën een ouderdom hebben van ca. 2,7 miljard jaar; daarvoor was er in het zeewater (in het algemeen) niet genoeg sulfaat aanwezig.

In bijzondere omstandigheden was er in het verre verleden op aarde plaatselijk echter wel een concentratie die hoog genoeg van. De onderzoekers hebben die aangetroffen in een gesteentepakket in Australië, bij het plaatsje met de wat merkwaardige naam North Pole. De desbetreffende gesteenten zijn zorgvuldig radiometrisch gedateerd (met de vervalreeks van uranium tot lood in zirkoonkristallen) als 3,515 tot 3,458 miljard jaar oud. In het gesteente troffen ze bariet aan, dat kon ontstaan door een lokaal kennelijk hoge sulfaatconcentratie. In het bariet werden microscopische kleine sporen sulfiden aangetroffen, waarin het zwavelisotoop S-34 met maximaal 2,11% (gemiddeld 1,16%) was verarmd. Dat dit een gevolg is van bacteriële activiteit wordt algemeen als onbetwistbaar beschouwd. Niettemin gaan de onderzoekers in hun bijdrage na of een soortgelijke verarming van S-34 in het sulfide een gevolg zou kunnen zijn van niet-biologische processen. Zij komen daarbij tot een negatieve conclusie.

Een reconstructie van de ontstaansgeschiedenis van het gesteentepakket geeft aan dat de bacteriën moeten hebben geleefd bij een temperatuur van maximaal 60 °C, wat inhoudt dat ze mesofiel (of hoogstens gematigd thermofiel) waren. De huidige kennis van de vroege sulfaatreducerende organismen op aarde geeft, vanwege de genoemde temperatuur, aan dat de bacteriën die de sulfiden in het bariet hebben geproduceerd, minimaal 3,47 miljard jaar geleden moeten zijn afgetakt van hun voorouders. Daarmee is deze aftakking nu de oudste bekende binnen de stamboom van het leven op aarde.

Referenties:

• Shen, Y., Buick, R. & Canfield, D.E. 2001. Isotopic evidence for microbial sulphate reduction in the early Archaean era. Nature 410, p. 77-81.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Oudste vertakking van het leven op aarde: 3,47 miljard jaar oud' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (24 maart 2001).

166 Ritmische afzettingen weerspiegelen precessiebeweging van aardas Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In het Sorbas Bekken in Zuid-Spanje komen mariene (in zee afgezette) sedimenten voor die een cycliciteit vertonen die kan worden herleid tot de precessie van de aardas (de tolvormige beweging van de aardas rondom zijn gemiddelde stand). Dat stellen aardwetenschappers van de Vrije Universiteit in Amsterdam en de Universiteit van Utrecht. De desbetreffende sedimenten werden 7-5 miljoen jaar geleden afgezet in de Middellandse Zee, die toen in geologisch gezien korte tijd veel zouter werd, als gevolg van sterke indamping.

De onderzoekers beschrijven een sectie die onderin uit 55 cycli bestaat. Bij die cycli is sprake van een afwisseling van homogene mergels (kleiige kalken tot kalkige kleien) en opaalrijke afzettingen. Boven in de sectie bestaat de afwisseling uit homogene mergels en sapropeel (een 'modder' met een hoog gehalte aan organisch materiaal). Na de vorming van deze afzettingen trad de zogeheten Messinian salinity crisis op, waarbij het zoutgehalte in de Middellandse Zee zover opliep dat zich indampingsgesteenten vormden; ook in dit pakket treedt een cycliciteit op, met afwisselend gips en sapropeel.

Nauwkeurige dateringen en correlaties leiden de onderzoekers tot de conclusie dat de ritmiek in de afzettingen moet worden toegeschreven aan de precessiebeweging van de aardas. In het bovenste pakket is daarbij duidelijk dat de mergels en het gips werden afgezet gedurende perioden dat de aardas een zodanige stand had dat er minimale zonneinstraling plaatsvond (maximum van de precessie) en het klimaat relatief droog was; bij de afzetting van het sapropeel was de zonneinstraling juist minimaal (minimum van de precessie) en was het klimaat relatief nat. De onderzoekers zijn nagegaan of de ritmiek ook met andere astronomische parameters kunnen worden verklaard (zoals met zeespiegelbewegingen die samenhangen met meer of minder grote landijskappen, voortvloeiend uit de wisselingen in de scheefstelling van de aardas ten opzichte van het baanvlak rondom de zon), maar komen tot de conclusie, op basis van de goed vast te stellen lengte van de cycli, dat alleen de precessie een goede verklaring biedt.

Dat astronomische parameters een grote invloed hebben op het klimaat op aarde en daarmee op de vorming van bepaalde gesteenten, was al langer bekend. Het bekendst in dat opzicht is de afwisseling van ijstijden en tussenijstijden, die direct gerelateerd is aan de hoeveelheid zonneinstraling (die vooral varieert door drie parameters: precessie van de aardas, scheefstelling van de aardas, en ellipticiteit van de aardbaan). De laatste jaren komen er echter ook steeds meer gegevens over invloeden op kleinere schaal, onder meer op basis van de afzonderlijke astronomische parameters. Ook de precessiebeweging blijkt nu dus duidelijk in oude afzettingen terug te vinden.

Referenties:

• Krijgsman, W., Fortuin, A.R., Hilgen, F.J. & Sierro, F.J., 2001. Astrochronology for the Messinian Sorbas Basin (SE Spain) and orbital (precessional) forcing for evaporite cyclicity. Sedimentary Geology 140, p. 43-60.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Precessiebeweging aardas weerspiegelt zich in afzettingen' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (5 mei 2001).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl