NGV-Geonieuws 138

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 821 De laatste tocht van Ötzi
• 822 Afbrekende ijsmassa's van Noord-Amerika deden Neanderthalers in Spanje en Portugal langer voortbestaan
• 823 Oudste bomen nu van top tot teen bekend
• 824 Vulkanische gesteenten geven geen 'diepe' informatie
• 825 Uitsterven Noord-Amerikaanse megafauna zou zijn veroorzaakt door inslag van een komeet
• 826 Hittegolf zichtbaar op satellietfoto’s
• 827 Ondergrondse opslag van CO₂ kan opwarming slechts kort uitstellen
• 828 Leden Archaeopteryx en andere dino's aan hersenbeschadiging?
• 829 Combinatie van hete bronnen en vrieskou mogelijk verantwoordelijk voor excellente fossilisatie van de uiterst primitieve planten van de Rhynie Chert
• 830 Eindelijk een zwemmende dino

  << Vorige uitgave: 137 | Volgende uitgave: 139 >>

821 De laatste tocht van Ötzi Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Sinds de vondst van de 'IJsman' in het gletsjerijs van de Alpen van Tirol, enkele meters aan de Italiaanse kant van de grens met Oostenrijk, is druk gespeculeerd over de vraag wat hij hoog in de bergen nabij de gletsjers deed. Toen jaren later werd ontdekt dat de ijsman, die al spoedig de koosnaam 'Ötzi' kreeg (naar het Ötztal, aan de bovenzijde waarvan hij werd gevonden) onder een niet geheelde wond een stenen pijlpunt in zijn schouderblad bleek te hebben, deed al snel de theorie opgang dat hij op de vlucht was voor vijanden. Waarvandaan hij was gevlucht, en waarheen, was echter een kwestie van speculatie.


De mummie van Ötzi (MD).

Aan die speculatie lijkt nu een einde te zijn gekomen, doordat de tocht die Ötzi in zijn laatste uren maakte, ruwweg in kaart is gebracht. Dat is mogelijk gebleken door pollenanalyse van de voedselrestanten die nog in zijn darmkanaal aanwezig waren; uit scans was al gebleken dat zijn maag leeg was. Via diverse verfijnde technieken heeft een onderzoeksteam onder leiding van de botanicus Klaus Oeggl daartoe vijf voedselmonsters (met gewichten uiteenlopend van 0,04 tot 0,39 gram!) uit het darmkanaal geïsoleerd. Die monsters vertegenwoordigen op z'n minst drie op uiteenlopende tijdstippen genuttigde maaltijden. Uit de plaats waar de diverse fragmenten in het darmkanaal zaten, kan worden opgemaakt dat Ötzi de eerste maaltijd waarvan restanten zijn aangetroffen omstreeks 33 uur voor zijn overleden heeft gegeten. Daarna heeft hij dus nog tweemaal gegeten, elke keer inclusief een duidelijke hoeveelheid dierlijke eiwitten, maar ook graan en andere planten. Daaruit blijkt duidelijk dat Ötzi, in tegenstelling tot wat eerder werd vermoed op basis van de chemische samenstelling van zijn haar, een omnivoor was.


Ötzi nog op zijn vindplaats (MD)

De onderzoekers geven een gedetailleerde pollenanalyse, maar het resultaat komt er in grote lijnen op neer dat Ötzi zijn laatste tocht begonnen moet zijn in een subalpien gebied, dat hij daarna is afgedaald naar het dal, en vandaar weer tot hoog in de bergen is teruggegaan. Het is niet duidelijk of het subalpiene gebied waar hij zijn laatste tocht begon ten noorden of ten zuiden van de waterscheiding lag (dus in het huidige Oostenrijk of juist in Italië), maar het dal waarheen hij afdaalde lag in het huidige Italië: het moet gaan om het dal van de Etsch, of een zijdal daarvan (het dal van de Schnalls). De afdaling moet lang hebben geduurd, wat er op lijkt te wijzen dat hij geen haast had (of wellicht dat hij een lange tocht over de waterscheiding maakte). In het dal had hij een maaltijd, ongeveer 9-12 uur voor hij aan zijn eind kwam. Vier tot zeven uur daarna bevond hij zich alweer op subalpiene hoogte, waar hij zijn laatste maaltijd at, om vervolgens tot hoog in de bergen te klimmen, waar hij omkwam.

Reconstructie van Ötzi tijdens zijn laatste reis (SA).

Detail van de kleding van Ötzi (MD)

Zijn snelle vertrek uit het dal maakt het volgens de onderzoekers waarschijnlijk dat hij daar - om wat voor reden dan ook - vijandig werd bejegend, wat hij kennelijk niet vooraf had verwacht. Mogelijk is hij vandaar opgejaagd de bergen in, waar hij door uitputting of door zijn verwondingen aan zijn einde kwam.

Referenties:

• Oeggl, K., Kofler, W., Schmidl, A., Dickson, J.H., Egarter-Vigl, E. & Gaber, O., 2007. The reconstruction of the last itinery of "Ötzi", the Neolithic Iceman, by pollen analyses from sequentially sampled gut extracts. Quaternary Science Reviews 26, p. 853-861.

Foto's: Südtiroler Archäologiemuseum (SA) en Musée Départemental des Merveilles & Conseil Général des Alpes-Maritimes (MD).

822 Afbrekende ijsmassa's van Noord-Amerika deden Neanderthalers in Spanje en Portugal langer voortbestaan Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Alle bekende gegevens wijzen erop dat de Neanderthalers in het westen en zuiden van het Iberisch Schiereiland later uitstierven dan elders. Over de oorzaak daarvan zijn tal van hypotheses naar voren gebracht. Het meest waarschijnlijk is dat de Neanderthalers in Spanje het lang uithielden omdat de moderne mens hen daar pas laat verdrong. Uit stenen werktuigen blijkt namelijk dat de moderne mens, die zich al 42.000-41.000 jaar geleden in noordelijk Spanje had gevestigd, pas zo'n 40.000 jaar geleden de Ebro naar het zuiden toe overstak. Pas omstreeks 35.200 jaar geleden hadden ze ook het zuidwesten van het Iberische Schiereiland gekoloniseerd.

De schedel van een Neanderthaler (foto Universiteit van Leiden)

Enkele karakteristieke werktuigen van de Neanderthalers

Dat de kolonisatie door de moderne mens van het gebied ten zuiden van de Ebro pas zo laat plaatsvond, hangt waarschijnlijk samen met de afwezigheid van voldoende voedsel. De moderne mens (Homo sapiens sapiens) leefde destijds van de jacht, waarbij de prooi vooral bestond uit grote zoogdieren die in relatief open gebieden leefden. Waarschijnlijk was Spanje lange tijd teveel met bos begroeid om de jacht voor de moderne mens aantrekkelijk te maken. Dat veranderde kennelijk omstreeks 40.000 jaar geleden. Toen begon zich in Spanje een halfwoestijn uit te breiden. Die was beter toegankelijk voor de moderne mens, die daarop de Neanderthalers (Homo sapiens neanderthalensis) ook in Portugal en het zuiden Spanje kon verdringen, zoals dat al eerder elders in Europa en Azië was gebeurd.


De herkomst van de ijsmassa's die verantwoordelijk waren voor de Heinrich events

De vraag was daarbij altijd waarom het klimaat in Spanje veranderde. Dat gebeurde namelijk niet overal ter wereld op een gelijke manier. Er is al eerder geopperd dat een van de zogeheten Heinrich events (nr. 4) een rol moet hebben gespeeld. Heinrich events traden gedurende de laatste ijstijd vrij regelmatig op, met gemiddelde tussenpozen van zo'n 15.000 jaar. Het gaat om gebeurtenissen waarbij van de ijskap die Noord-Amerika bedekte enorme ijsvelden afbraken. De ijsmassa's dreven in de Atlantische Oceaan naar het zuiden, waarbij ze geleidelijk smolten. Dat is nu nog goed herkenbaar aan de laagjes met glaciaal gruis (en soms zelfs grote stenen) die ingebed liggen tussen de normale, kleiige laagjes die zich in de diepzee vormen.


Heinrich events zijn in de diepzeesedimenten te herkennen
aan laagjes met stenen en ander glaciaal gruis

Door het vrijkomen van de ongekend grote ijsmassa's kwam er als het ware een reusachtige injectie van koud water in de Atlantische Oceaan. Dit duurde 100-400 jaar, en deze langdurige injectie van koud water veranderde stromingspatronen. Toen niet langer significante hoeveelheden smeltwater in de oceaan terechtkwamen, hadden de veranderde stromingspatronen nog zo'n 400 jaar nodig om zich weer om te vormen tot (ongeveer) hun oorspronkelijke patroon. De biosfeer, bijv. in Spanje, had nog langer nodig om zich te herstellen van de temperatuurdaling die het gevolg was de aanvoer van grote massa, s koud water; waarschijnlijk was het effect op de vegetatie ongeveer 1000 jaar merkbaar. Voor de moderne mens, die open ruimtes nodig had voor de jacht, werd zo het zuidwesten van Spanje langdurig veel aantrekkelijker.


Heinrich events (H1-H6) treden met betrekkelijke regelmaat op (verticale groene lijnen).

Uitgevoerde modelberekeningen voor de vegetatieveranderingen die het gevolg moeten zijn geweest van Heinrich event 4 komen goed overeen met wat er bekend is van pollen uit gelijktijdige mariene afzettingen. De oude hypothese dat het zuiden van het Siberische Schiereiland langdurig met bos was bedekt, moet nu als onhoudbaar worden afgewezen. De moderne mens drong daar binnen (en verdrong de Neanderthalers) doordat het dankzij Heinrich event 4 kouder geworden water voor de kust, het bos deed verdwijnen en daarvoor in de plaats een open halfwoestijn deed ontstaan.

Referenties:

• Sepulchre, P., Ramstein, G., Kageyama, M., Vanhaeren, M., Krinner, G., Sánchez-Goñi, M.-F. & d'Errico, F., 2007. H4 abrupt event and late Neanderthal presence in Iberia. Earth and Planetary Science Letters 258, p. 283-292.

823 Oudste bomen nu van top tot teen bekend Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In de Amerikaanse staat New York zijn in Gilboa een aantal boomstronken op straat te zien. Niet bijzonders, zou je denken, tot je ze wat beter bekijkt. Dan blijken het geen houten boomstronken te zijn, maar versteende exemplaren. Voor paleontologen gaat het dan ook nog om heel bijzondere fossiele bomen: het betreft namelijk de stronken (met wortelstelsel en al, en nog in groeipositie) van bomen uit het laat Midden-Devoon (380-360 miljoen jaar geleden). Daarmee zijn dit de oudst bekende bomen (die de naam Eospermatopteris hebben gekregen). Vanwege het grote aantal stronken dat binnen een relatief klein gebied gevonden wordt, spreekt men ook wel van het oudste bos op aarde.

De kroon van Eospermatopteris (foto WS)

De kroon nog vastzittend aan de stam (foto WS)

Hoe de bomen er in hun totaliteit uitzagen, kan uiteraard niet uit de stronken worden opgemaakt. Er is in de loop van de tijd - na hun ontdekking in 1870 - druk over gespeculeerd, mede op grond van fossiele plantenresten van min of meer gelijke ouderdom die men elders had aangetroffen. Zo ontstonden interpretaties van boomvarens en van bomen met een kroon zoals palmbomen die hebben.


De huidige visie van de kroon van Eospermatopteris

Nu blijkt dat die speculaties niet eens zo onzinnig waren, al moet het beeld wel sterk worden bijgesteld. Maar aan het speculatieve karakter van de reconstructies is een definitief einde gekomen, omdat een min of meer compleet exemplaar is gevonden, waarbij de kroon vastzit aan de stam. Het aangetroffen exemplaar is omstreeks 4 m hoog, en toont dat de bomen al redelijk complex waren. Maar het meest bijzondere is toch wel dat de (bladeren van de) kroon van de boom al eerder als losse fragmenten fossiel zijn aangetroffen. De bladeren hebben destijds de naam Wattieza gekregen. Omdat Eospermatopteris eerder is beschreven dan Wattieza, zullen de bladeren op basis van de nomenclatorische regels voortaan ook als Eospermatopteris moeten worden aangeduid (het probleem van verschillende namen voor verschillende onderdelen van fossiele planten blijft overigens in zijn algemeenheid nog steeds een groot probleem).

De fossiele boomstronken bij Gilboa als bijzonder straatbeeld. (foto JBB.)

Detail van een van de stronken (foto JBB).

Volgens de onderzoeksleider, William Stein, moeten exemplaren van Eospermatopteris een hoogte van zo'n 9 m hebben kunnen bereiken. Het waren bomen met een lange stam aan het einde waarvan, net als bij een palmboom, een bladerkroon zat. Die bladeren waren echter geheel anders van vorm dan palmbladeren. De nieuwe gegevens maken het ook mogelijk om de taxonomische positie van Eospermatopteris nader te bepalen. De boom moet tot de Cladoxylopsida hebben gehoord, een klasse van grote vaatplanten met een voor hun tijd spectaculaire morfologie. Varens en paardestaarten zijn mogelijk nazaten van de inmiddels uitgestorven klasse.

De kroon werd in pleister ingepakt voor transport (foto WS).

Reconstructie van het moerassige milieu waarin Eospermatopteris groeide

Referenties:

• Meyer-Berthaud, B. & Decombeix, A.-L., 2007. A tree without leaves. Nature 46, p. 861-862.
  
• Stein, W.E., Mannolini, F., VanAller Hernick, L., Landing, E. & Berry, Chr.M., 2007. Giant cladoxylopsid trees resolve the enigma of the Earth's earliest forest stumps at Gilboa. Nature 446, p. 904-907.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door William Stein (WS), Department of Biological Sciences, Binghamton University, Binghamton, NY (Verenigde Staten van Amerika); en Bret Bennington (JBB), Department of Geology, Hofstra University, Hempstead, NY (Verenigde Staten van Amerika).

824 Vulkanische gesteenten geven geen 'diepe' informatie Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Tot nu toe werd algemeen aangenomen dat vulkanische gesteenten het gestolde equivalent zijn van magma op een diepte van 20-100 km. Onderzoek aan insluitsels in bepaalde vulkanische gesteenten geeft nu echter aan dat die diepte sterk overdreven is: het gaat om 2-10 km.


Kristallen van olivijn (variëteit forsteriet) met insluitsels

Vulkanisme is het gevolg van magma dat uit de aardmantel opstijgt en aan het aardoppervlak uittreedt. Bij het uittreden heeft het magma diverse chemische processen ondergaan, waarbij kristallen zijn gevormd en (vaak) een restvloeistof overblijft. Die restvloeistoffen zijn ook vaak nog als vloeibare insluitsels aanwezig in de kristallen. Zo weerspiegelen de kristallen en hun insluitsels samen de chemische samenstelling van het inwendige der aarde. Maar dat inwendige blijkt nu dus veel minder diep dan eerder werd gedacht.


Microscopische opname van een kristal (ca. 3 mm groot)
uit de midatlantische rug met talrijke insluitsels

Een en ander blijkt uit onderzoek in Australië. De vloeibare insluitsels ontstaan in het magma ergens in de aardmantel, die zo'n 3000 km dik is. In het magma van de aardmantel vormen zich olivijnkristallen - de meest voorkomende vorm van silcaten in die 'schil' van de aarde. Tot nu toe werd aangenomen dat de insluitsels in olivijnkristallen die in vulkanische gesteenten worden aangetroffen, op die diepte ontstaan doordat zeer kleine vloeistofhoeveelheden in het kristalrooster kunnen worden ingebed. Die kristallen zouden, met de insluitsels, vervolgens opstijgen om zich eerst enige tijd in magmakamers op 2-10 km diepte op te houden, om tenslotte - na verdere opstijging - aan het aardoppervlak uit te treden.


Het LA-ICP-MS-laboratorium van de Universiteit van Bern

Dat relatief eenvoudige beeld moet worden herzien, want in de magmakamer blijken diverse chemische processen op te treden. Daarbij blijken de kristallen bepaald geen hermetische afscherming van de 'buitenwereld' te bieden aan de vloeistofinsluitsels. Het uitgevoerde laboratoriumonderzoek laat namelijk zien dat de insluitsels in de magmakamers via diffusie nog met hum omgeving kunnen 'communiceren'. Daarbij kan hun chemische samenstelling zeer snel - de onderzoekers spreken zelfs van slechts enkele dagen - veranderen. Dat betekent dus dat de insluitsels niet langer beschouwd mogen worden als 'een signaal uit de diepte'.

Referenties:

• Spandler, C., O’Neill, H.St.C. & Kamenetsky, V.S., 2007. Survival times of anomalous melt inclusions from element diffusion in olivine and chromite. Nature 447, p. 303-306.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Carl Spandler, Research School of Earth Sciences, Australian National University, Canberra (Australië).

825 Uitsterven Noord-Amerikaanse megafauna zou zijn veroorzaakt door inslag van een komeet Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Ongeveer 13.000 jaar geleden stierf een groot deel van de Noord-Amerikaanse grote zoogdieren (de zogeheten megafauna) uit. Tegelijk eindigde een daarvoor uitgebreide Clovis-cultuur (mogelijk bleven er fragmentarische stammen over), die bekend zijn vanwege het wijdverbreide voorkomen van hun kenmerkende stenen werktuigen. Een en ander wordt vaak geweten aan het begin van een ongeveer 1000 jaar durende koudeperiode, ook in West-Europa bekend als de Younger Dryas.

Plaatselijk worden 'mammoet- kerkhoven' aangetroffen

De mastodont was een van de markante slachtoffers van de massauitsterving op het eind van het Pleistoceen.

De wolharige neushoorn verdween plotseling van de aardbodem.

De oorzaak van de plotseling wereldwijde en aanzienlijke temperatuurdaling is onduidelijk, al wordt die wel toegeschreven aan een verandering van oceanische stromingspatronen. Onderzoekers van de Universiteit van Oregon opperen nu dat de verandering in het patroon van de oceanische stromen een gevolg was van de inslag van een hemellichaam, mogelijk een komeet (in tegenstelling tot een meteoriet niet bestaande uit metalen en/of gesteenten, maar uit ijs met wat gesteentegruis). Deze theorie, die in mei werd gepresenteerd op een bijeenkomst van de American Geophysical Union, is voor een groot deel gebaseerd op het voorkomen van een koolstofrijke laag die op ongeveer 50 plaatsen wordt aangetroffen waar de Clovis-cultuur nederzettingen had. Tot die plaatsen behoren zelfs locaties op een eiland voor de kust van California.


Een enorme bever (Castoroides ohioensis) maakte deel uit van de Amerikaanse megafauna

De inslag van de komeet (of de explosie daarvan in de dampkring) moet volgens de onderzoekers hebben plaatsgevonden even ten noorden van de grote meren op de grens tussen de Verenigde Staten en Canada; dat gebied was toen nog bedekt door een grote ijskap. Die plaats wordt afgeleid uit de daar relatief hoge concentraties van extraterrestrisch materiaal in de bodem, en de afname daarvan naar de rondom gelegen gebieden. De gebeurtenis moet, onder meer vanwege de opgetreden schokgolven en waarschijnlijk ook overstromingen, hebben geleid tot een decimering van de populatie in de gebieden voor het ijs. Dat die gebieden inderdaad onder invloed van een inslag hebben gestaan, blijkt uit het voorkomen van kleine metallische bolletjes, kleine koolstofbolletjes, een verhoogde concentratie iridium en houtskool (mogelijk doordat de vegetatie in brand raakte) in de koolstofrijke laagjes. Die karakteristieken komen sterk overeen met die van bodems op de K/T-grens, toen overigens geen komeet maar een meteoriet moet zijn ingeslagen. Een inslagkrater, zoals die voor de K/T-grens wel is gevonden, is echter niet van de inslag van 13.000 jaar geleden bekend. Mocht een komeet in de atmosfeer zijn geëxplodeerd of in de landijskap zijn ingeslagen, dan is dat overigens ook geen wonder.

Niet alle beren verdwenen aan het eind van het Pleistoceen

Critici van de inslaghypothese wijzen op de mens, die door jacht op grote zoogdieren (zoals blijkt uit deze fragmenten van een stenen pijlpunt in de huid van een mammoet) kan hebben bijgedragen aan snelle uitroeiing

Opmerkelijk is in ieder geval dat binnen korte tijd veel dieren uitstierven. Het gaat om het vrijwel gelijktijdig verdwijnen van 35 geslachten van dieren, waarvan zo'n 15 omstreeks 12.900 jaar geleden. Omdat soortgelijke uitstervingen elders in de wereld niet gelijktijdig optraden, moet de gebeurtenis weliswaar catastrofaal, maar niet wereldwijd catastrofaal zijn geweest. Lang niet alle wetenschappers die de lezing bijwoonden zijn echter overtuigd dat een inslag de directe of indirecte oorzaak van het verdwijnen van de megafauna was. Daarvoor zullen hardere bewijzen op tafel moeten komen.

Referenties:

• Dalton, R. Blast in the past? Nature 447, p. 256-257.
  
• Kerr, R.A., 2007. Mammoth-killer impact gets mixed reception from earth scientists. Science 316, p. 1265-1265.

826 Hittegolf zichtbaar op satellietfoto’s Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Omstreeks midden juni was Pakistan het slachtoffer van een grote hittegolf. Dat merkten niet alleen de Pakistani zelf, maar werd ook duidelijk vastgelegd via de Terrassatelliet van NASA, die het gebied op 10 juni passeerde. De hittegolf werd door die satelliet vastgelegd via de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Het temperatuurbeeld (bovenste foto) wijkt volledig af van het beeld zoals dat op een normale dag is (als vergelijking is ook een opname van 18 mei opgenomen: onderste foto).

De foto’s tonen de temperatuur van het landoppervlak (dus zoals je het zou voelen als je de grond aanraakte). Op de 'hittegolffoto' blijken alleen de met sneeuw bedekte bergtoppen in Afghanistan en het westen van Pakistan koud; vrijwel alle andere landgebieden tonen temperaturen die aan het uiteinde van de (hitte)schaal zitten (gele en warmrode kleuren).


De hittegolf in Pakistan op 10 juni (boven) steekt duidelijk af tegen de
'normale' temperatuur op 18 mei (onder)

Het water van de Indus, afkomstig uit de Himalaya’s, is duidelijk koeler dan het omliggende land, en ook de begroeide gebieden en de moerassige zones in de nabijheid van de rivier zijn duidelijk minder warm dan het uit zand en rotsen bestaande gebied buiten het rivierdal. Boven India zweeft een enorme stofwolk; daardoor komt niet goed tot uiting dat ook de Grote Woestijn van India aan het oppervlak bestaat uit hete zanden.

De opname bij 'normaal' weer geeft een heel ander (temperatuur)beeld. De donkerpaarse gebieden worden gevormd door de koude toppen van een wolkendek. Paarse (relatief koude) kleuren overheersen over een groot gebied.

Bij deze beelden moet in aanmerking worden genomen dat de temperaturen van het landoppervlak niet dezelfde zijn als de temperaturen die bijvoorbeeld in weerberichten worden genoemd: daar gaat het bijna zonder uitzondering over luchttemperaturen. Die kunnen veel sneller stijgen (of dalen) dan de temperatuur van het landoppervlak. Door de aanhoudende hittegolf werd de grond in Pakistan steeds verder opgewarmd. Hoewel op 10 juni in delen van Pakistan luchttemperaturen werden gemeten van meer dan 50 graden Celsius, konden daardoor in steenwoestijnen oppervlaktemperaturen worden gemeten van zelfs 70 graden Celsius!

De extreem hoge temperaturen hebben in Pakistan hun lot geëist in de vorm van honderden doden. Ook in India werd een verhoogde van hittegerelateerde sterfgevallen gemeld.

Referenties:

• Anonymous, 2007. Heat wave in Pakistan. Natural Hazards, 2007-06-10. http://earthobservatory.nasa.gov/Natural Hazards/shownh.php3?img_id=14311..

Foto's: Jesse Allen, NASA

827 Ondergrondse opslag van CO2 kan opwarming slechts kort uitstellen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Door velen wordt de extra uitstoot van CO₂ door menselijke activiteit gezien als de reden voor de wereldwijde temperatuurstijging (die overigens al tien jaar lang niet meer plaatsvindt). Volgens de Energy Information Administration, dat een onderdeel is van het Amerikaanse Ministerie voor Energie, werd in 2004 wereldwijd in totaal 27 miljard ton CO₂ uitgestoten, waardoor de concentratie van dit gas in de atmosfeer verder is toegenomen.


Injectie van CO₂ in de diepe ondergrond vanaf een platform voor de kust van Noorwegen

De toename van de atmosferische CO₂-concentratie is voor velen zorgwekkend. Daarom wordt het van belang geacht dat bij activiteiten waarbij dit gas op grote schaal wordt geproduceerd (bijv. bij elektriciteitscentrales die draaien op fossiele brandstoffen) het CO₂ wordt afgevangen om vervolgens - samen met CO₂ van andere bronnen - in de ondergrond te worden opgeslagen (bijv. in deels of geheel ontgonnen olie- of gasvelden). Het afvangen en ondergronds opslaan van CO₂ wordt tegenwoordig wel, met een uit het Engels afgeleid woord, aangeduid als CO₂-sequestratie. Met dit proces is het volgens Lynn Orr, directeur van het Global Climate and Energy Project, mogelijk om bij grote bronnen zo te zorgen dat zo'n 90% van de gevormde CO₂ niet in de atmosfeer terechtkomt. Omdat met fossiele brandstoffen gestookte elektriciteitscentrales wereldwijd zo'n 40% van de totale door mensen veroorzaakte CO₂-uitstoot voor hun rekening nemen, zou dat een aanzienlijke bijdrage kunnen leveren. De eveneens veel CO₂ uitstotende auto's kunnen echter niet tegen redelijke kosten op zo'n manier worden aangepakt.


Mogelijke ondergrondse opslagplaatsen voor CO₂

Op de Universiteit van Stanford zijn ze aan de slag gegaan om de mogelijkheden van grootschalige CO₂-sequestratie te onderzoeken. Ze baseren zich daarbij op een rapport van het door de Verenigde Naties aangestuurde Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Dat rapport stelt dat er wereldwijd een opslagcapaciteit voor CO₂ bestaat van 2-10 triljoen ton. Als alle door mensen geproduceerde CO₂ vanaf nu zou worden opgeslagen, zou - bij gelijkblijvende CO₂-productie - de opslagcapaciteit voldoende zijn voor ruim 100 jaar. Het is echter ondenkbaar dat op korte termijn CO₂-sequestratie voor alle daarvoor potentieel in aanmerking komende bronnen kan worden toegepast, want er zijn aanzienlijke kosten aan verbonden (orde van grootte 40 euro per ton; voor alle elektriciteitscentrales samen zou dat neerkomen op zo'n 40 miljard euro per jaar!), en lang niet alle landen lijken bereid om dat geld in zo'n project te investeren. Dat in aanmerking nemende zal de opslagcapaciteit voor enkele honderden jaren voldoende zijn. Daar staat echter tegenover dat de wereldbevolking snel groeit, en dat gemiddeld steeds meer energie per persoon wordt gebruikt. Voor beide aspecten geldt dat ze vooral spelen in ontwikkelingslanden (in het bijzonder China en India), waarvan alleen maar kan worden verwacht dat ze de snel stijgende energiebehoefte zullen dekken door inzet van steeds meer steenkool (de fossiele brandstof die de meeste CO₂-uitstoot oplevert). Mede omdat bij grootschalige technologische projecten de praktijk gewoonlijk veel weerbarstiger blijkt dan de theorie - en dus ook de economische haalbaarheid van veel opslaglocaties wel zal tegenvallen - mag daarom worden verwacht dat de opslagcapaciteit voor niet meer dan 1-2 eeuwen voldoende zal blijken: veel te weinig om de globale opwarming terug te draaien (volgen de klimaatpessimisten).

Directeur Lynn Orr van het Global Climate and Energy Project

Anthony Kovczek onderzoekt mogelijke CO2-lekkage uit opslaglocaties

Onderzoeker Mark Zoback pleit voor CO2-opslag in koollagen

Onderzoekers van de Universiteit van Stanford gaan niettemin onverdroten door. Zo bekijken ze hoe het zit met het eventueel weglekken van CO₂ uit de ondergrondse opslaglocaties. Volgens Tony Kovscek zal lekkage echter geen significant probleem opleveren; volgens het IPCC zal 99% van de opgeslagen CO₂ zeer waarschijnlijk niet binnen 100 haar weglekken en waarschijnlijk niet binnen 1000 jaar.

Andere onderzoekers van Stanford onderzoeken CO₂-opslag in diepe kolenlagen. Volgens onderzoeker Mark Zoback is dat zelfs beter dan opslag in lege olie- of gasvelden, omdat het proces aardgas kan vrijmaken, dat kan worden gewonnen en gebruikt in plaats van de meer vervuilende steenkool. Zoback meent dat CO₂-sequestratie een van de belangrijkste pijlers zal worden van de strijd tegen het broeikaseffect; hij geeft echter wel toe dat het slechts een tijdelijk hulpmiddel kan zijn totdat fossiele brandstoffen zijn vervangen door schonere alternatieven zonder CO₂-uitstoot.

Referenties:

• Jia, A., 2007. Researchers examine carbon capture and storage to combat global warming., Stanford Report 2007-06-13.

Foto's Stanford University.

828 Leden Archaeopteryx en andere dino's aan hersenbeschadiging? Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Veel fossiele dino's - van de vliegende pterosauriërs tot exemplaren van Tyrannosaurus rex - worden in een bijzondere positie aangetroffen: met de bek wijd open, een achterover liggende kop en een naar achteren kromgetrokken ruggengraat. Nog duidelijker komt dat naar voren bij diverse exemplaren van Archaeopteryx, het dier dat lang bekend stond als de oervogel, maar dat nu meer algemeen wordt beschouwd als de eerst gevonden soort van de gevederde dinosauriërs.

De oudst bekende vogel, Archaopteryx lithostratigraphica, in een houding die aan stuiptrekkingen bij het overlijden doet denken.

Een vergelijkbare houding van deze Archaeopteryx als in het andere exemplaar

Weinigen hebben zich ooit afgevraagd waardoor deze merkwaardige houding van relatief zoveel fossiele dino's kan zijn veroorzaakt. Verder dan een opmerking dat de houding moet zijn gekregen bij transport van het kadaver door een stroom kwam het eigenlijk nooit. Merkwaardig genoeg is het bovendien moeilijk voorstelbaar hoe zo'n merkwaardige houding bij transport door water zou zijn verkregen.


Tekening van Archaeopteryx zonder verenkleed,
waardoor de positie van de botten duidelijker zichtbaar is.

Voor vee- en dierenartsen gaat het echter om een welbekende houding. Zij kennen hem van dieren die na een moeilijke doodsstrijd zijn omgekomen, zoals na vergiftiging met strychnine, aanrijding door een auto, etc. Ook neurologen kennen deze houding, en wel van mensen die zijn overleden aan bepaalde vormen van hersenbeschadiging zoals die optreedt bij langzame verstikking, hersenvliesontsteking, tetanus of vergiftiging, kortom bij oorzaken die leiden tot een langzame dood.

Sommige fossiele dino's die in zo'n positie zijn gevonden moeten inderdaad zo'n moeilijke dood zijn gestorven, getuige hun laatste rustplaats in vulkanische as. Ze moeten gestikt of vergiftigd zijn, of wellicht een langzame en pijnlijke dood hebben ondergaan op een gloeiendhete ondergrond. Maar in veel andere gevallen is van zo'n herkenbare situatie geen sprake. Bij hen zou volgens recent onderzoek de doodsoorzaak moeten worden gezocht in een slopende ziekte, hersenbeschadiging, ernstig bloedverlies, gebrek aan bepaalde stoffen (zoals thiamine) of vergiftiging.


Struthiomimus altus in de klassieke houding van een dier met hersenbeschadiging
of overlijden door verstikking (foto American Museum of Natural History)

Als deze redenering juist is, dan is het een nieuwe aanwijzing dat dino- en pterosauriërs, net als zoogdieren, warmbloedig waren. Bij andere soorten fossielen is deze merkwaardige houding namelijk nooit aangetroffen (op zich een sterke aanwijzing dat transport van het kadaver niet de oorzaak kan zijn geweest). Koudbloedige dieren, zoals reptielen, gebruiken namelijk minder zuurstof en hebben daarom minder last van verminderde zuurstoftoevoer tijdens hun doodsstrijd.

Volgens de onderzoekers, waarvan er een zowel paleontoloog als dierenarts is, kan de houding van de dieren alleen worden verklaard door stuiptrekkingen die het gevolg zijn van aantasting van het centrale zenuwstelsel. Ze wijzen daarbij ook op de eerdere vondst van een exemplaar van Allosaurus (een op T. rex lijkende dino), waarvan de botten vervormingen toonden die wijzen op een bacteriële infectie die tot hersenvliesontsteking kan leiden, waardoor de hersenwerking kan worden aangetast en stuiptrekkingen kunnen optreden. Dit zou er weer op kunnen wijzen dat microorganismen - die in het water een dodelijke werking kunnen uitoefenen, zoals bij algenbloei - ook in het geologische verleden op land al een dergelijke rol gespeeld kunnen hebben.

Referenties:

• Faux, C.M. & Padian, K., 2007. The ophistotomic posture of vertebrate skeletons: postmortem contraction or death throes? Paleobiology 33, p. 201-226.

829 Combinatie van hete bronnen en vrieskou mogelijk verantwoordelijk voor excellente fossilisatie van de uiterst primitieve planten van de Rhynie Chert Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Hete bronnen vertonen vaak zeer fraaie kleuren. Dat is een gevolg van de chemische neerslag van in het hete water opgeloste zouten. Bij lagere temperatuur is de oplosbaarheid geringer dan bij hogere temperatuur. De zouten die (als chemische sedimenten, vaak in de vorm van diverse mineralen) neerslaan vertonen soms ook banden, doordat niet alle zouten bij gelijke temperatuur neerslaan.

Opal Pool in Yellowstone Park dankt zijn naam aan de talrijke kleuren door chemische neerslag van diverse mineralen

De kleuren van Grand Prismatic Pool zijn oogverblindend (foto National Park Service)

Een bijzondere situatie doet zich voor wanneer water dat uit hete bronnen omhoog spuit, in een vrieslucht terechtkomt. De vaak in minimale droppeltjes vernevelde watermassa's bevriezen dan plotseling in de lucht, waardoor net als bij een waterval in de winter een soort ijskegel kan worden gevormd (die overigens door zijn eigen gewicht vaak snel afbreekt). Uiteraard heeft een temperatuur onder het vriespunt ook zijn uitwerking op de neerslag van chemische stoffen uit het hete water.


Herten rusten regelmatig op het Opal Terrace (foto National Park Service)

In Yellowstone National Park zijn tal van hete bronnen aanwezig. De hieruit neergeslagen mineralen vormen onder meer prachtige terrassen. Hoewel die voor de talrijke toeristen een spectaculaire aanblik bieden, zijn ze wetenschappelijk niet het meest interessant. Dat zijn namelijk de moerasachtige gebieden (wetlands) waarvan het water afkomstig is van hete bronnen. De watertemperatuur in die wetlands hangt uiteraard af van de afstand van de hete bronnen, en juist in de wat koelere moerasdelen zorgt het water uit de bronnen dat verzadigd is met opgeloste mineralen verzadigde water, voor bijzondere processen. De planten uit die wetlands blijken namelijk vaak prachtig te fossiliseren doordat ze als het ware cel voor cel worden omgezet in bepaalde vormen van opaal. Vergelijkbaar versteende planten (maar dan wel veel primitievere planten) zijn bekend van de 400 miljoen jaar oude Rhynie Chert (in Aberdeenshire, Schotland), waarvan het fossilisatieproces lang een raadsel is geweest, maar waarvan nu fossilisatie in een met Yellowstone vergelijkbare omgeving een oplossing kan bieden.

Cryogeen gevormde opaaldeeltjes hebben vormen die worden bepaald door de netwerken waarin zich zoute oplossingen bevinden bij het bevriezen van vloeistof in hete bronnen (foto Allen Channing)

Het verzamelen van cryogene opaal-A uit een plas smeltwater van de Strokkur geijser op IJsland (foto Cajsa Lisa Anderson).

Juist om de fossilisatie en het oorspronkelijke ecosysteem van de primitieve planten uit de Rhynie Chert te kunnen verklaren, onderzoeken Britse aardwetenschappers de verstening van planten die in de koele wetlands van Yellowstone plaatsvinden. Uit dat onderzoek blijkt dat de wintertemperatuur beneden het vriespunt in Yellowstone de ontstaanswijze van een bepaalde soort opaal (opaal-A) sterk verandert. Er slaat als gevolg daarvan een bijzondere variëteit neer, die de onderzoekers aanduiden als 'cryogeen (= door koude gevormd) opaal-A'. De deeltjes van dit type opaal, dat vooral te vinden is in water met een sterk verhoogde concentratie aan opgeloste zouten dat zich bevindt in een soort opengebleven kanaaltjes in de verder bevroren watermassa's die van de hete bron afkomstig zijn, hebben opvallend ongewone vormen.


Op de grond gevallen ijskegel die was ontstaan door bevriezing
van de waterduppels van de Porkchop geijser in Yellowstone na
uitbarsting in de winterse vrieslucht (foto National Park Service)

Deze merkwaardig gevormde opaaldeeltjes blijken een significant deel van de totale uit de hete bronnen beschikbaar komende silicahoeveelheid vast te leggen, hoewel temperaturen onder nul slechts van november tot maart in Yellowstone voorkomen. De onderzoekers menen dat dit niet eerder als significant herkende proces van opaalvorming zowel nu als vroeger een belangrijke rol moet hebben gespeeld bij hete bronnen waarvan het uittredende water terechtkwam in een omgeving met een temperatuur beneden het vriespunt. Dat zou dus ook het geval kunnen zijn geweest bij de fossilisatie van de zeer primitieve planten uit de Rhynie chert.

Referenties:

• Channing, A. & Butler, I.B., 2007. Cryogenic opal-A deposition from Yellowstone hot springs. Earth and Planetary Science Letters 257, p. 121-131.

Diverse foto's werden welwillend ter beschikking gesteld door Allen Channing, School of Earth, Ocean and Planetary Sciences, Cardiff University, Cardiff (Groot-Brittannië).

830 Eindelijk een zwemmende dino Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De variëteit binnen de dinosauriërs wordt steeds groter. Dat betreft niet alleen hun uiterlijk, hun gedrag en hun leefmilieu, maar ook hun wijze van voortbewegen. Tot nu toe was er echter geen duidelijke aanwijzing dat er ook zwemmende dinosauriërs hebben bestaan. Dat was overigens natuurlijk wel bekend van andere groepen sauriërs: voor Nederland is de Mosasaurus daarvan het bekendste voorbeeld). Nu zijn er echter in Spanje sporen gevonden die moeten worden toegeschreven aan een zwemmende dino.


Sporen van de dino in een ondergrond met stroomribbels,
gemaakt met de linkerpoot (A-D) en de rechterpoot (E-H).
Schaalstreep 10 cm (foto GSA)

De sporen werden aangetroffen in het Cameros Bekken, in het gebied van de beroemde Rioja wijnen uit Spanje. Dit gebied is beroemd vanwege de bijna 10.000 voetsporen van lopende dino's die er zijn aangetroffen in de (inmiddels versteende) kalkmodder en deltaïsche zanden die droogvielen bij laagwater van een meer. Het nu gevonden spoor, dat onlangs is blootgelegd, maakt deel uit van een serie sporen die bekend staan als de La Virgen del Campo track (het spoor van de Maagd van het Veld) aan de zuidzijde van het meer, waar een delta zich uitbreidde. De ouderdom van de sporen is zo'n 125 miljoen jaar, d.w.z. Vroeg-Krijt (laat Barremien tot Aptien).


Reconstructie (door Guillaume Suan, Univ. Lyon 1) van de zwemmende dino (GSA).


Het nieuw ontdekte spoor is 15 m lang en bestaat uit 6 asymmetrische paren van elk 2 of 3 'krabbels' in de zandige bodem die bedekt moet zijn geweest met een laag water van ongeveer 3.2 m diep. Ieder paar 'krabbels' is ca. 50 cm lang, en de afzonderlijke krabbels staan ongeveer 15 cm van elkaar af. De krabbels vertonen een gebogen vorm, waarbij de bij elkaar horende krabbels evenwijdig aan elkaar blijven lopen. De bij elkaar horende paren van asymmetrische ribbles liggen 243-271 cm uit elkaar.

Uit de sporen valt op te maken dat ze toebehoorden aan een dinosauriër. Die moet met de klauwen van zijn poten over de modderige bodem hebben geschuurd. De 6 asymmetrische paren vertegenwoordigen daarbij resp. de linker- en de rechterachterpoot. De evenwijdig naast elkaar lopende 'krabben' tonen aan hoever de klauwen van een poot uit elkaar stonden. Alles bij elkaar wijst het dus op een dino van aanzienlijke afmetingen; de grote klauwen wijzen bovendien op een vleeseter.

Deel van de ontsluiting bij La Virgen del Campo (foto RMI)

Reconstructie van het milieu waarin de zwemmende dino leefde (foto RMI)

De bodemsedimenten vertonen niet alleen de krassen die de klauwen in de zandige bodem maakten, maar ook stroomribbels. Daaruit kan de richting van de stroom worden afgeleid, en die staat schuin op de richting waarin de dino zwom. Die moest dus telkens 'bijsturen' om een min of meer rechte koers aan te houden. Dat verklaart waarom de sporen van de linker- en de rechterpoot niet precies symmetrisch zijn.

Volgens de onderzoekers moet de dino zijn achterpoten als een soort peddels hebben gebruikt. Dat komt veel voor bij dieren die hun leven vooral op het land doorbrengen en die op twee poten lopen, maar die soms (al dan niet opzettelijk) te water raken. Ook watervogels bewegen zich trouwens op zo'n manier in het water voor.

Referenties:

• Ezquerra, R., Doublet, S., Costeur, L., Galton, P.M. & Pérez-Lorente, F., 2007. Were non-avian theropod dinosaurs able to swim? Supportive evidence from an Early Cretaceous trackway, Cameros Basin (La Rioja, Spain). Geology 35, p. 507-510.

Illustraties: Geological Society of America (GSA) en Ricardo Martinez Ibáñez (RMI).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl