Zo’n 1,2 miljard jaar geleden donderde deze rots in de modder – en zo weten we dat

Dit oude landschap werd al door generaties wetenschappers bezocht. Nu is ontdekt dat dit mogelijk de oudst bekende plek is waar een rots is neergestort.

Friday, October 9, 2020,
Door Maya Wei-Haas
Op deze luchtfoto zijn de kliffen te zien langs de kust bij Clachtoll in het noordwesten ...

Op deze luchtfoto zijn de kliffen te zien langs de kust bij Clachtoll in het noordwesten van Schotland. Het enorme, oude rotsblok is rechts in beeld te zien. Het ligt langs de kust en vormt een heuvel langs het strandje voor het gebouw.

Foto van Iain Masterton, Alamy Stock Photo

Regen en wind geselden de noordwestelijke kust van Schotland toen Zachary Killingback een rots inspecteerde die uit de grond omhoog stak. Dit was niet zomaar een steen. Het rotsblok, dat bijna een kwart miljoen ton weegt en groter is dan een jumbojet, donderde zo'n 1,2 miljard jaar geleden op de plek waar hij nu nog ligt en is daarmee mogelijk het oudst bekende geval van een afbrekende rots.

Killingback, die toentertijd bezig was met zijn master aan de Engelse Durham University, wilde weten wat er precies gebeurde in de paar catastrofale seconden waarin de gigantische kei naar beneden viel. Al sinds de aarde genoeg was afgekoeld om rotsen te laten ontstaan, braken er stukken rots van kliffen, maar daarvan is maar heel weinig terug te vinden. Deze Schotse steen schetst een beeld van wat er op de planeet gebeurde voordat dieren hun eerste hap adem namen, voordat planten wortel schoten in de aarde en zelfs voordat de moderne continenten hun vorm aannamen.

Zoals een onderzoeksteam beschrijft in een nieuw artikel in het vakblad Geology, plofte de kei van een hoogte van nog geen 15 meter in een plas waterig sediment. De knal veroorzaakte barsten in de rots, waar met kracht modder in werd geperst. De klif waar de rots van afbrak is inmiddels volledig geërodeerd, maar de rots zelf ligt er nog. Elk stuk rots heeft een verhaal te vertellen; wetenschappers zien zich voor de taak gesteld om het verleden van onze planeet stukje bij beetje te achterhalen via hun kennis over de vele fysische processen op aarde.

“Dit toont aan hoeveel gedetailleerde kennis je aan één rotsblok kunt ontlenen als je het echt nauwkeurig aanpakt,” stelt Cara Burberry, een geoloog aan de University of Nebraska-Lincoln die niet bij het onderzoek betrokken was. “Ze hebben het echt heel fraai vastgelegd.”

Geologisch Disneyland

Het noordwesten van Schotland is fabelachtig mooi, met turquoise water dat de stranden in de kleine baaitjes langs de kust overspoelt. In het heuvelachtige landschap zijn de sporen te vinden van miljarden jaren geschiedenis van onze planeet, waarin supercontinenten werden gevormd en weer uiteenvielen en rivieren en meren volliepen en leegstroomden.

“Dit is geologisch Disneyland voor de Britten,” stelt Alex Webb, die als geoloog aan de University of Hong Kong werkt en niet betrokken was bij de studie.

Generaties wetenschappers hebben dit oude landschap bezocht. Het is inmiddels een populaire plek voor excursies voor studenten. “Ik zou er nu zelf zitten, als er geen COVID was,” vertelt auteur en geoloog Bob Holdsworth van de Durham University.

Tijdens een van deze excursies viel het Holdsworth en zijn collega's op dat er iets vreemds aan de hand was met een stuk gesteente bij het plaatsje Clachtoll. Het rotsblok maakt deel uit van het Lewisian gneiss, gesteente van maar liefst drie miljard oud. Het werd tijdens de vorming onder enorme druk samengeperst, waardoor ‘banden’ van soortgelijke mineralen ontstonden, een proces dat ‘foliatie’ wordt genoemd. In het grootste deel van dit gebied is de oriëntatie van deze lagen van noordwest naar zuidoost. Maar de lagen in de kei staan daar in een hoek van negentig graden op.

De kei, die groter is dan een jumbojet, is op de voorgrond in beeld op deze foto uit 2010.

Foto van Richard Walker

Holdsworth en zijn collega's hadden het vermoeden dat de haaks staande lagen en andere bijzondere eigenschappen van de breuken in het rotsblok mogelijk zijn veroorzaakt doordat de rots ooit was gevallen, maar ze hadden meer gegevens nodig om dat te kunnen aantonen. Killingback nam die uitdaging aan voor zijn afstudeeronderzoek.

Aanwijzingen zoeken in het veld

Killingback vond de excursie naar de plek waar de rots was neergekomen de leukste die hij als student had meegemaakt. De georganiseerde trips met zijn studiegenoten waren vaak uitdagend voor Killingback, die autistisch is. Het was lastig voor hem om zijn weg te vinden in een groep studenten, inderhaast gegeven instructies te begrijpen en om te gaan met de stortvloed aan zintuigelijke prikkels in het veld.

Maar de excursie naar Clachtoll was anders. Killingback vertelt dat de studenten daar niet op de locatie werden rondgeleid door een docent. “Je werd eigenlijk min of meer losgelaten, daar. Ik vond het helemaal geweldig.”

Hij kwam in september 2016 op de locatie terug om de structuur van het rotsblok nauwkeurig vast te leggen. De wind raasde langs de heuvels en de regen kwam met bakken uit de lucht, maar Killingback voerde zijn taken steeds zo efficiënt mogelijk uit, om daarna weer gauw de veilige beschutting van zijn auto op te zoeken. Daar werkte hij zijn aantekeningen uit en bedacht hij wat hij verder nog moest doen. Maar zelfs in zijn auto liet de wind hem niet met rust. “Ik dacht elke nacht dat ik weggeblazen zou worden,” vertelt hij.

Op zijn laatste dag op de locatie werd deze bezocht door een groep studenten. Terwijl de groepsleden over de rotsen klauterden, legde Killingback de laatste hand aan zijn werkzaamheden. Vervolgens ging hij terug naar het laboratorium om een inkijkje in het verre verleden van onze aarde te reconstrueren.

Een destructieve dreun

Het geologische verhaal dat Killingback en zijn collega's wisten te achterhalen ging ongeveer als volgt: zo'n 1,2 miljard geleden vormde zich een bekken in de huidige noordwestkust van Schotland. In het gebied waren volop meren aanwezig en er stroomden rivieren door, waardoor allerlei soorten gesteente en rood sediment werden afgezet. Een aardbeving, die mogelijk plaatsvond in de grond die doorliep onder het bekken, liet daarna wellicht de aarde trillen, waardoor het rotsblok van een klif viel. De rots draaide iets terwijl hij viel, waardoor de interne lagen in een rechte hoek kwamen te liggen ten opzichte van de rest van rotsen in het gebied.

Bij het neerkomen ontstonden barsten boven- en onderaan de rots. Inmiddels zijn die barsten opgevuld met rood slib; kleine verschillen daarin vormen het bewijs van de val. Het sediment in de barsten bovenaan is gelaagd, wat een teken is dat het in de loop van de tijd in de spleten werd gespoeld. Maar dergelijke lagen ontbreken bij de barsten onderaan de rots. Deze zijn gevuld met een veel fijner sediment, wat erop wijst dat ze er bij het neerkomen in zijn geperst. Dit patroon is volgens Burberry een ‘smoking gun’ voor het feit dat de rots is gevallen.

De rots schoof een eindje door tijdens de klap, wat onder meer te zien is aan een grote barst in de voorkant van het blok, aldus Killingback. Het team nam ook kleine boormonsters uit de rots mee naar het lab, om te testen hoeveel kracht er nodig was om de steen te laten barsten. Met behulp van die gegevens kon worden bepaald van welke hoogte de rots naar beneden viel: minder dan vijftien meter.

“Hoe kan het dat dit ons nooit eerder opviel? Het is zo logisch,” zegt geoloog Catherine Mottram van de Engelse University of Portsmouth. Zij gaat elk jaar met studenten naar het gebied maar maakte geen deel uit van het onderzoeksteam. “Ik heb letterlijk verschillende keren op die rots zitten lunchen.”

Verhalen verborgen in de rots

De grootste uitdaging voor Killingback was dat hij zijn ideeën op papier moest zien te krijgen - iets waar autistische mensen vaker mee worstelen. “Ik denk in feite in beelden,” zegt hij. “Ik had mijn hele afstudeeronderzoek in mijn hoofd... als een soort stille documentaire.”

Om die mentale film om te zetten in een geschreven verhaal kostte hem nog eens twee jaar, vertelt hij. “Ik hoopte eigenlijk stiekem dat iemand een uitvinding zou doen waardoor ik een USB-stick in mijn hoofd kon steken en het allemaal kon downloaden.”

Killingback verzon verschillende oplossingen. Zo legde hij stukjes van het onderzoek uit aan zijn moeder, en schreef hij direct daarna op wat hij gezegd had. Uiteindelijk kreeg hij het voor elkaar; zijn inspanningen leverden een verhelderend onderzoek op.

“Dit is eigenlijk een unieke kans om een proces te bestuderen waarvan we weten dat het regelmatig voorkomt, maar waarvan we zelden sporen vinden in gesteente,” zegt  Christopher Jackson die als geoloog werkt aan het Imperial College London en die niet betrokken was bij het onderzoek.

Een van de dingen die geologie zo leuk maakt, is het detectivewerk dat nodig is om de aanwijzingen in steen te achterhalen. In het stuk van Killingback “druipt de lol van dat soort ontdekkingen van de pagina's,” aldus Webb.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer