|
|
|
[home] [alle Amsterdamse fossielenkenners] Een groene planeet Interview met Frank Beunk © Annemieke van Roekel, januari 2010 Zijn hart kan Frank Beunk ophalen temidden van bijna twee miljard jaar oud Precambrisch gesteente in het zuiden van Zweden. Plaattektoniek was er toen al, net als alle typen gesteenten die we vandaag de dag op aarde tegenkomen. De continenten dreven halverwege het Precambrium naar elkaar toe, om misschien wel het allereerste supercontinent op aarde te vormen.  Welke geologen inspireren u? Dat is moeilijk te zeggen want er zijn een heleboel geologen die mij hebben geïnspireerd of dat nog steeds doen. Zoals de Australische geofysicus Geoffrey F. Davies. Hij kwam met nieuwe ideeën over mantelconvectie, hot spots en zeer diepe subductie en schetste een duidelijk beeld van de beweeglijkheid van de hele mantel, niet alleen van de platen aan de bovenkant. Zijn modellen over de aardmantel waren een eye-opener voor mij. Ik ben er nog steeds van onder de indruk hoe een vak als geologie zich de laatste decennia heeft ontwikkeld en zich enorm heeft verdiept en verbreed. Dat geldt trouwens ook voor de andere exacte vakken. Hoe kwam u in een vak als geologie terecht? Als kind kreeg ik van mijn vader een boekje over het ontstaan en de levensloop van sterren en planeten. Dat heb ik ademloos gelezen. We hadden een sterrenkijker thuis waarmee we op heldere nachten naar Jupiter en de Maan keken. Mijn aardrijkskundeleraar – overigens heel streng en ouderwets - was een fysisch geograaf die geen les onbenut liet om te vertellen dat geologie een veel mooier vak was. Als jong scholiertje denk je natuurlijk ook aan de romantiek van het over de wereld trekken. Ik weet niet meer wat me eerder op het idee bracht: de leraar of het boek over de sterren. Welk onderwerp in de geologie boeit u het meest? Dat is moeilijk te zeggen want ik vind bijna alles leuk. Op dit moment boeit het moderne klimaatonderzoek me zeer. Dat heeft ook met mijn eigen klimaatbezorgdheid te maken en de merkwaardige wereldwijde discussie die aan de gang is. Je ziet dat politici gretig gebruik maken van de boodschap van klimaatsceptici, zonder daarbij serieus op de argumenten in te gaan. Ik ben dan ook niet zo blij met het verhaal van de Nederlandse geoloog Salomon Kroonenberg. Zijn boodschap is dat we ons niet druk moeten maken over de klimaatverandering omdat de aarde over 10.000 jaar toch in een nieuw ijstijd terecht komt. Daarmee slaat hij de tijdschaal van 1000 jaar, die voor ons mensen nog net te overzien is, over. De politiek kijkt zelfs niet meer dan 50 of 100 jaar vooruit. Het is een feit dat we over pakweg 10-, 20-, of misschien zelfs 50.000 jaar in een ijstijd terecht komen, maar dan ga je uit van de geologische tijdschaal en niet van een ‘menselijke maat’, de titel van zijn boek. Is een beetje klimaatscepsis niet op zijn plaats? Ik ben er stellig van overtuigd dat de opwarming van de aarde een groot probleem zal worden. Als we doorgaan op de weg die we zijn ingeslagen en de Chinezen al hun kolen opstoken, ligt de zeespiegel over duizend jaar vier tot acht meter hoger. Dan is de ijskap op Groenland gesmolten en is ook de Zuidpool aan het smelten. Klimaatonderzoekers baseren hun reconstructies van het CO2-gehalte op aarde op signalen die in de natuur aanwezig zijn, zoals luchtbelletjes in oude ijskernen, of op indirecte benaderingen van het CO2-gehalte, de zogeheten 'proxies'. De oudste ijskern is 800.000 jaar, dus voor de periode daarvóór moeten we ons met deze proxies behelpen. Een vrij recent ontdekte proxy is de borium-calciumverhouding in mariene kalken, die een functie is van de zuurgraad van de zee en daarmee van de CO2-concentratie in de atmosfeer. Dit onderzoek laat zien dat er een keihard verband is tussen het CO2-gehalte en de mondiale temperatuur en dat CO2 de beste voorspeller is van temperatuurstijging. Dat laatste wordt door sceptici steeds maar betwist. Wat betekent het voor Nederland als het zeeniveau zoveel stijgt? Dan komen we terecht in de situatie van Amersfoort aan Zee. Maar de zee is niet de grootste bedreiging omdat we de zeedijken flink kunnen verhogen. Ons grootste probleem is het rivierwater, omdat het niet tegen een heuvel van acht meter op kan stromen. We zullen in Nederland bij een hogere zeespiegel ook meer last krijgen van verzilting van het grondwater. Wat is uw favoriete onderzoek? Dat is zonder twijfel de Precambrium-geologie, en dan met name het oude Proterozoïcum. Ik heb als petroloog vooral onderzoek gedaan in Zuid-Zweden, naar gesteente uit de periode tussen 1,9 en 1,7 miljard jaar geleden. Hoe zag de aarde er toen uit? Kaal, nog zonder landplanten en -dieren. Alle hoofdgroepen van gesteenten die we vandaag de dag kennen, bestonden toen al, dus zandsteen, kleien, vulkanisch gesteente, maar ook metamorf gesteente omdat er veel tektonische activiteit was. De laatste 3,5 miljard jaar is er niet veel nieuws onder de zon. Dezelfde structuren die je nu in de Alpen vindt, vinden we ook in de oudste kratons. Vergeleken met de aarde van nu was er veel minder kalksteen. Biogene kalken waren vooral afkomstig van stromatolieten, dus van bacteriële oorsprong. Was het continentoppervlak in het Precambrium veel kleiner dan nu? Nee, er waren grote continenten met een oppervlakte van in totaal pakweg 80% van de huidige continentoppervlakte. 1,9 miljard jaar geleden vormde zich het supercontinent Columbia, ook wel Nuna genaamd. Columbia heeft enkele honderden miljoenen jaren bestaan. Die oudste continenten, oftewel kratons of Precambrische schilden, zijn rond een miljard jaar geleden vervolgens terecht gekomen in het supercontinent Rodinia en een kwart miljard jaar geleden in Pangaea. Waar liggen de kratons nu op aarde? Ze komen in alle werelddelen voor. Het Proterozoïsch gesteente van een paar miljard jaar oud kom je behalve in Scandinavië ook tegen in Suriname, Brazilië, Canada, de Verenigde Staten, Siberië, India, Afrika, Australië en Antarctica. Waarom ontstaat er steeds opnieuw weer een supercontinent? De aarde is een bol, dus als een supercontinent openbreekt en de continenten uit elkaar drijven, komen ze elkaar aan de andere kant van de bol altijd weer tegen. Er zijn natuurlijk altijd stukjes die er aan ontsnappen. Waarom is een supercontinent niet stabiel? Omdat een supercontinent isoleert, bouwt zich er onder in de loop van de tijd teveel warmte op. Die warmte zoekt een uitweg en breekt uiteindelijk door het supercontinent heen, zodat er weer nieuwe spreidingszones ontstaan. Als we een denkbeeldige reis naar de kern van de aarde maken, wat komen we dan tegen? Eerst gaan we door de oceanische of continentale korst. De overgang tussen korst en aardmantel, de Moho, ligt onder de continenten op 35 kilometer diepte. De Moho kunnen we zichtbaar maken met geluidstrillingen, die zich in mantelgesteente – peridotiet – veel sneller voortplanten omdat het soortelijk gewicht veel groter is. We zitten dan nog wel in de plaat. De onderkant van de plaat ligt een stukje dieper, op circa 100 kilometer. Daar is het gesteente nog steeds vast maar wel plastischer. Misschien is er zelfs al een beetje magma. Voor 2007 dachten we dat het gesteente onder de plaat niet vloeibaar is. We weten nu dat dankzij de aanwezigheid van water er toch ook een beetje magma is. Moet ik me dat vloeibare gesteente voorstellen als gesmolten glas? Nee, we hebben het over mineralen waar een dun filmpje van magma omheen zit. Een soort olielaagje op een vaste mineraalkorrel. Naarmate je dieper komt, verdwijnt door watergebrek het magma en is het gesteente weer minder plastisch dan de laag erboven. Uit welke gesteente bestaat de bovenkant van de aardmantel waarop de platen drijven? Dat is peridotiet en bestaat vooral uit olivijn en pyroxeen, een mooie groene steen die we veel in vulkanische gebieden kunnen vinden. Inmiddels zijn we aanbeland op 400 kilometer diepte: erboven ligt de bijna 400 kilometer dikke laag met olivijn, eronder vinden we een ander mineraal: spinel. Spinel heeft dezelfde chemische samenstelling als olivijn, maar een andere kristalstructuur. Nog dieper, onder de 670 kilometer, verandert spinel in weer een ander mineraal: perovskiet. Al die mantelmineralen bestaan uit combinaties van magnesium, ijzer, silicium en zuurstof. Ten slotte komen we op een diepte van 2900 kilometer bij de vloeibare buitenkern en op 5000 kilometer diepte bij de vaste binnenkern van ijzer-nikkel. Dus een doorsnede door de aardbol levert door het mantelgesteente een groen plaatje op? De ondiepe mantel is inderdaad groen, maar naarmate je dichter bij de kern komt neemt de temperatuur toe en verandert de kleur. De vloeibare buitenkern van de aarde zou er door de extreem hoge temperatuur van circa 4000 graden Celsius helder wit uitzien, net als onze zon. Is die perovskiet ooit aan het aardoppervlak gekomen? Nee. Granaten van die diepte zijn wel gevonden in Noorwegen, maar op weg naar boven is de mineraalstructuur veranderd door de lagere druk en zijn ze gesplitst in granaat en kleine naaldjes van pyroxeen. Hoe belangrijk zijn goede kaarten voor de ontwikkeling van de geologie? In de tijd van de ontdekkingsreizen kregen sommige wetenschappers aan de hand van de oudste topografische kaarten al het vermoeden dat de kusten van Afrika en Zuid-Amerika precies in elkaar pasten. Maar tot zestig jaar geleden was de communis opinio dat continenten niet bewogen. In 1957 maakten de Amerikaanse kartografe Marie Tharp en geoloog Bruce Heezen de eerste topografische kaart van de bodem van de Atlantische Oceaan. Dat was fenomenaal want daarop kon je zien dat er zoiets bestond als een mid-oceanische rug, precies in het midden tussen het Amerikaanse en Europese en Afrikaanse continent. De eerste wereldkaart van de oceaanbodem stamt uit 1977; die kaart zie je nog steeds overal hangen. Welk landschap boeit u het meest? Dat zal je verbazen… dat is het Noord-Hollands veenpolderlandschap. Ik heb het sterke geloof dat ieder mens een landschap heeft waarin hij zich het beste thuis voelt. Ik vind Waterland het mooist vanwege de weidsheid ervan. Ik zou nooit in een dal in de bergen willen wonen. Daar zou ik me opgesloten voelen. Dus Zweden is ondanks uw onderzoek niet favoriet? De kust is ongelooflijk mooi maar het binnenland is stomvervelend omdat je voortdurend tegen donkergroene naaldbomen aankijkt. De dennenbossen zijn eindeloos, het houdt niet op. Voor het veldwerk is dat een handicap. Onder de productiebossen ligt bovendien een dikke glaciale bedekking, zoals zandheuvels – eskers - en door de miljarden zwerfstenen die verspreid liggen in het landschap kun je er moeilijk lopen. De belangrijkste ontsluitingen vind je in gekapte stukken bos en langs wegen waar met dynamiet de boel is opgeblazen. Welk geologisch landschap fascineert u het meest? Vulkanische landschappen, zoals het Massif Central in Frankrijk en het Schotse Isle of Skye. Ik houd van vulkanisch gesteente door de enorme variatie en de mooie textuur. Wat kan een petroloog uit een steen afleiden? Aan de mineraalgezelschappen kun je afleiden op welke diepte in de aardkorst de steen ooit is geweest. Ook kun je dit plaatsen in de tijd. Zo kun je de reis van gesteente door aardkorst reconstrueren. Mijn hoogleraar Willem Paul de Roever was de eerste die dit heeft ontdekt. Hoe haal je die informatie uit de mineralen? In mineralen bevinden zich hele kleine groeiranden uit verschillende tijdsfasen. Om die te analyseren zijn technische instrumenten onmisbaar. Vijftig jaar geleden werd de elektronen-microsonde ontwikkeld, een apparaat waarmee je een signaal uit het gesteente kunt gebruiken voor chemische analyse op een schaal van micrometers. Dat was een enorme stap vooruit. Hiermee kon de druk- en temperatuurverloop van gesteente worden ontrafeld. We noemen dat het PT-pad: de druk (P) geeft de diepte aan; T is temperatuur. Een volgende stap is het PT-pad te koppelen aan de snelheid waarmee het mineraal de druk- en temperatuurverschillen heeft ondergaan: het PTt-pad, waarbij t staat voor het moment in het geologisch verleden. Wat we uiteindelijk graag willen weten is het PTtd-pad, waarbij de d staat voor richting van de beweging van het gesteente. Welke mineralen zijn populair in dit soort onderzoek? De granaat is echt de love-baby van de metamorfe petrologen. Ook in plagioklaas worden groeiringen goed bewaard, zelfs als het gesteente heel diep in de aardkorst geweest is. Zirkonen, waarmee je de absolute ouderdom kunt dateren, blijven zelfs intact als ze tot 150 kilometer diep in de mantel zijn gegaan. Die raak je niet meer kwijt. De oudste zirkonen die we hebben gevonden zijn afkomstig van metamorfe kwartsiet - van oorsprong zandsteen – en dateren we op 4,4 miljard jaar. Hoe zal de voor de geologie relevante technologie zich verder ontwikkelen? De ruimteschaal waarop chemische analyses plaatsvinden zal steeds kleiner worden. Het detecterend vermogen neemt toe, zodat steeds kleinere concentraties gemeten kunnen worden van zowel elementen als isotopen. De mogelijkheid isotopenonderzoek te doen zal zich uitbreiden. Ook verwacht ik dat de beelden van de diepe mantel steeds gedetailleerder zullen worden. Technologie is nooit af, het evolueert voortdurend. Welke geologische tijd boeit u het meest? De allereerste 500 miljoen jaar van de aarde, het Hadean, vind ik het meest fascinerend. Uit die begintijd is maar weinig bekend. De accretie van de planeten in ons zonnestelsel vond toen plaats. Ook is toen uit een botsing van een kleine planeet met de aarde de Maan gevormd. De Maan is dus iets jonger dan de aarde. Het lichtgekleurde gesteente op de maan is 4,4 miljard jaar oud; de donkerdere uitvloeiingen van lava – de maria - zijn een stuk jonger, tussen 3,8 en 3,3 miljard jaar. De aarde moet in die tijd een magma-oceaan zijn geweest, maar van het tempo waarin de allereerste geologische processen zich hebben voorgedaan, is vrijwel niets te achterhalen. In die periode moet bij de hydrothermale bronnen bij de mid-oceanische ruggen het allereerste leven op aarde zijn ontstaan. Welke planeet boeit u het meest? De binnenplaneten leveren de meeste kennis over onze aarde, vooral Mars en Venus. Van Mars is meer bekend dan van Venus. Mercurius is moeilijk te observeren door de korte afstand tot de zon. Vooral de verschillen tussen de planeten zijn interessant. Venus vind ik het meest intrigerend omdat het klimaat daar zwaar uit de hand gelopen is. Alle koolstof zit daar in de atmosfeer met een oppervlaktedruk van 90 atmosfeer en een temperatuur van 480 graden Celsius aan het oppervlak. Daaraan kun je zien wat er met een aarde-achtige planeet kan gebeuren als het uit de hand loopt. Maar je kent de beginsituatie toch niet? Venus heeft ook water gehad, maar dat is verdwenen. Dat weten we door de hoge concentratie zwaar waterstof – Deuterium – die daar in de atmosfeer aanwezig is. Alle lichte waterstof is ontsnapt naar de ruimte. De herkomst van waterstof moet water geweest zijn. Kan dat ook met de aarde gebeuren? Ja, dat kan wanneer het water de bovenste laag in de aardatmosfeer zou bereiken. Nu is het zo dat de temperatuur tot 12 kilometer boven het aardoppervlak sterk daalt tot min 60 graden Celsius – de koudeval – om daarna weer toe te nemen. Hierdoor bevriest het water en blijft het gevangen in de onderste 12 kilometer. Maar als de oppervlaktetemperatuur van de aarde te hoog wordt, bijvoorbeeld als de zon steeds warmer wordt of wanneer je teveel CO2 in de atmosfeer blaast, gaat die koudeval kapot. Over een miljard jaar zal dat ook echt gaan gebeuren omdat de zon dan erg heet wordt. De waterdamp zal dan tot bovenin de atmosfeer stijgen en de oceanen gaan koken. Datzelfde moet ooit op Venus gebeurd zijn. Zijn de planeten geen ver-van-m’n-bed-show? Nee, planeten zijn een wezenlijk onderdeel van de geologie. Dankzij de planeten kunnen we de grote gebeurtenissen van de aardgeschiedenis begrijpen. Op de andere planeten heeft de tijd stil gestaan, terwijl het oudste gesteente op aarde door de aanwezigheid van water en plaattektoniek grotendeels is verdwenen. Wat heeft u op persoonlijk vlak van de geologie geleerd? Veel geologen hebben een grote betrokkenheid bij hun vak. Je kunt er de hele dag mee bezig zijn. Je krijgt van dit vak een bepaald inzicht in de begrippen ruimte en tijd. Dat is een achtergrondgevoel dat altijd aanwezig is. Het heeft iets mysterieus. De meeste niet-geologen kennen dit gevoel niet. Ik denk dan: je weet niet wat je mist! Foto: Frank Beunk © Annemieke van Roekel Achtergrond: smeltwaterrug uit de IJstijd (esker) |
|
|
|
|
|
Geokids - Amsterdamse Fossielen is een project van
De Vuurberg Journalistiek &
Geo-educatie © Annemieke van Roekel. Niets van deze website mag worden
vermenigvuldigd of openbaar gemaakt door middel van druk, microfilm, fotokopie,
plaatsing van teksten en/of afbeeldingen op andere websites of op welke wijze
dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de auteur. [home] [top] [contact] |