10 wetenschappelijke doorbraken in 2020 die je misschien hebt gemist

Het jaar 2020 heeft een ongekende hoeveelheid en drang naar berichtgeving opgeleverd. Terwijl de dodelijke coronavirus-pandemie de wereld teisterde, werd het alledaagse leven in de war geschopt. Lezers keken uit naar elk stukje nieuws over de voortgang in de speurtocht naar een vaccin. De dood van George Floyd leidde tot grootschalige demonstraties tegen politiegeweld en racisme. Het westen van Noord-Amerika werd getroffen door ongekende bosbranden, waaronder vijf van de zes zwaarste natuurbranden in Californië sinds 1932. Orkanen hielden huis aan de kust en doken in zulke grote aantallen op dat wetenschappers al snel door het namenlijstje voor deze stormen raakten. En in de laatste paar maanden van het jaar 2020 werden de krantenkoppen beheerst door de ongekende verdeeldheid over de uitslag van de Amerikaanse presidentsverkiezingen.

Maar in 2020 is er ook een hele reeks baanbrekende natuurwetenschappelijke ontdekkingen gedaan die in alle ophef misschien zijn ondergesneeuwd. Nu het jaar ten einde loopt, kijken we terug op tien belangrijke ontwikkelingen in de wetenschap die je misschien over het hoofd hebt gezien.

De uitstoot van stofwolken als de ‘Eiernevel’ op de foto is een van de mogelijke oorzaken voor de aanwezigheid van grote en zeer oude steenkorrels die in meteorieten zijn aangetroffen.

Op deze opname met een elektronenmicroscoop is een van de steenkorrels te zien die in het nieuwe onderzoek zijn gedateerd. De doorsnede van de korrel is op zijn hoogst acht micrometer en daarmee kleiner dan die van een menselijke haar.

Oermaterie op aarde ouder dan het zonnestelsel

Miljarden jaren voordat onze zon werd geboren, werden enorme stofwolken uitgestoten door een stervende ster. Een deel van dat sterrenstof belandde in een meteoriet die in 1969 op aarde neerstortte. Dit jaar werd het stof gedateerd als het oudste materiaal dat ooit op onze planeet is ontdekt. Samen met ander puin klonterde het stof samen tot een stuk rots dat in 1969 als de Murchison-meteoriet de nachthemel boven Australië oplichtte en zich daarna in het aardoppervlak boorde.

Uit een nieuwe analyse van dit oergesteente bleek dat sommige korreltjes tussen de 4,6 en 7 miljard jaar oud zijn. Wetenschappers schatten dat dit soort oeroude stofdeeltjes maar in vijf procent van de meteorieten aanwezig is, maar dat heeft ze er niet van weerhouden om te blijven zoeken naar sporen van de geschiedenis van ons sterrenstelsel, de Melkweg.

In deze illustratie is uitgebeeld hoe een pas uit het ei gekropen Tyrannosaurus rex eruit kan hebben gezien. De onlangs beschreven fossielen van embryo’s waren overigens niet afkomstig van een T. rex, maar van een eerder levende verwant van de tyrannosaurussen die nog niet is geïdentificeerd.

Eerste embryo's van een tyrannosaurus ontdekt

Onderzoekers hebben resten gevonden van tyrannosaurussen die zó jong waren dat ze nog niet uit het ei waren gekropen. De ontdekking is gebaseerd op vondsten op twee verschillende locaties: in de Horseshoe Canyon in Alberta, Canada, werd in 2018 een pootklauw opgegraven en in het berggebied Two Medicine in Montana werd in 1983 al een onderkaak blootgelegd. Uit nadere analyse van de fossielen, van respectievelijk 71 en 75 miljoen jaar oud, bleek dat tyrannosaurussen verrassend klein waren als ze uit het ei kropen. De bijna volgroeide embryo’s waren niet langer dan negentig centimeter – ongeveer even groot als een chihuahua met een extra lange staart. Met die lengte waren ze tienmaal zo klein als volwassen soortgenoten, wat kan verklaren waarom paleontologen niet meer van deze mini-tirannen hebben gevonden: de meeste wetenschappers waren gewoon niet op zoek naar zulke kleine roofdieren.

Een illustratie van de lander InSight op Mars. ‘InSight’ staat voor ‘Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport’ (‘Verkenning van de Interne Structuur van Mars middels Seismisch Onderzoek, Geodesie en Warmtetransport’); de robot is ontworpen om te ‘luisteren’ naar tektonische activiteit en inslagen van meteorieten op de Rode Planeet, te onderzoeken hoeveel warmte de planeet nog bevat en om variaties in de rotatie-as van Mars tijdens zijn omloopbaan rond de zon te analyseren.

Mars bromt - en wetenschappers weten niet waarom

In november 2018 landde een ruimtevaartuig op het ijskoude en stoffige oppervlak van Mars om de polsslag van de Rode Planeet te meten. De op afstand bestuurbare geoloog met de naam InSight zond onlangs enkele voorlopige resultaten van zijn metingen naar de aarde, waar ze wetenschappers in de hele wereld verbluften en fascineerden. Tot de merkwaardige waarnemingen van de lander behoorde ook een Martiaans gebrom – een kalme maar aanhoudende zoemtoon die in verband lijkt te staan met lichte ‘Marsbevingen’ die de planeet voortdurend opschrikken.

De herkomst van het gebrom is onbekend. Op aarde worden veel van dit soort ondergrondse vibraties gemeten, die worden veroorzaakt door harde wind of het breken van golven op de kust. Maar de nu gemeten Marsmuziek heeft een hogere frequentie dan de meeste natuurlijke vibraties op aarde. Misschien wordt een bepaalde toonhoogte versterkt door de geologie onder de Mars-lander of is het de lander zelf die deze specifieke frequentie maakt. “Het is een groot raadsel,” verklaarde Bruce Banerdt, hoofonderzoeker van de InSight-missie, in februari tegenover National Geographic.

Deze kleurencompositie van Betelgeuse, een van de helderste sterren aan het firmament, is samengesteld uit opnamen die in het kader van de Digitized Sky Survey 2 werden gemaakt.

Mysterieuze verduistering Betelgeuse opgelost

Normaliter behoort Betelgeuse tot de helderste sterren aan het firmament, maar in december 2019 begon zijn getwinkel op raadselachtige wijze te verzwakken. De spectaculaire verandering veroorzaakte grote ophef onder wetenschappers: misschien had Betelgeuse het einde van zijn levensloop bereikt en stond hij op het punt te ontploffen in een supernova die, gezien vanaf de aarde, feller zou schijnen dan de volle maan. Maar in augustus van dit jaar maakte de NASA een veel minder spectaculaire uitleg voor het plotseling verzwakken van Betelgeuse bekend: de ster had een boer gelaten.

Uit waarnemingen van de ruimtetelescoop Hubble bleek dat Betelgeuse waarschijnlijk een immense wolk van superheet plasma had uitgestoten. Dat plasma was vervolgens afgekoeld tot een grote wolk sterrenstof die tijdelijk tussen Betelgeuse en de aarde bleef hangen, waardoor het schijnsel van de ster werd geblokkeerd. In het voorjaar van 2020 was de helderheid van Betelgeuse weer normaal, dus nachtkijkers zullen nog even moeten wachten op het vurige einde van deze ster.

Zo’n 110 miljoen jaar geleden voedde een nodosaurus van de soort Borealopelta markmitchelli zich in het noordwesten van het huidige Alberta, Canada met varens die in een deels geblakerd landschap groeiden – een detail dat naar voren kwam tijdens een nieuwe analyse van de maaginhoud van het dier.

Het laatste maal van een dinosauriër in verbluffend detail

Tot verrassing en verrukking van wetenschappers werd in 2011 in een teerzandmijn in Alberta de prachtig bewaard gebleven voorzijde van een 110 miljoen jaar oude gepantserde dinosauriër, met inbegrip van beenplaten en schubben, bij toeval ontdekt door de machinist van een graafmachine. Maar in 2020 veroorzaakte het stekelige beest nóg meer ophef toen uit nader onderzoek bleek dat ook het laatste maal in de maag van het dier bewaard was gebleven.

De dinosauriër was een nodosaurus, een soort uit de onderorde van de ankylosauriërs die niet beschikt over de knotsvormige staart van sommige van zijn verwanten. Uit de klomp van gefossiliseerd plantenmateriaal die in de buik van de nodosaurus werd aangetroffen, bleek dat het dier zich kort voor zijn dood vooral te goed had gedaan aan één specifieke varensoort, die naast talloze andere plantensoorten beschikbaar was. Uit de ringen van houtachtige twijgen die samen met de varens in de maag werden gevonden, bleek dat de nodosaurus waarschijnlijk in de zomer was gestorven. De maaltijd biedt een uitzonderlijk inkijkje in de laatste uren van een dier dat meer dan honderd miljoen jaar geleden op aarde rondliep.

Een zorgmedewerker draagt de 14-jarige Kakule Kavendivwa naar een gereedstaande ambulance in Beni. De dag ervóór hadden Kakule’s zussen hem naar de dichtstbijzijnde kliniek gebracht, maar vluchtten weer toen het team hen probeerde te overreden de jongen naar een Ebola-centrum te brengen. Het Ebola-centrum waarschuwde de WHO, die de familie opspoorde. Na urenlange gesprekken met WHO-medewerkers van de plaatselijke gemeenschap liet de familie toe dat de jongen ter behandeling door een ambulance werd meegenomen.

De op één na zwaarste Ebola-uitbraak is voorbij

Op 25 juni maakte de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) bekend dat de op één na zwaarste uitbraak van Ebola, waarbij ruim 3480 mensen besmet raakten en bijna 2300 patiënten overleden, eindelijk voorbij was. De ‘Kivu-uitbraak’ begon in augustus 2018 met een cluster van gevallen in de gelijknamige regio, in het oosten van de Democratische Republiek Congo (DRC). Ebola is een virale hemorragische koorts die gepaard gaat met een groot aantal symptomen, waaronder bloedingen, koorts, maagkrampen, spierslapte en uitslag, en die wordt overgedragen door direct contact met het bloed of de lichaamssappen van een besmet persoon of dier. Het indammen van de uitbraak bleek zeer moeilijk, omdat Kivu wordt geplaagd door lokale conflicten. Daarmee gepaard ging de verdenking dat de overheid of internationale organisaties die de ziekte tot staan wilden brengen, een dubbele agenda in de regio hadden. Maar gewapend met een nieuw vaccin begonnen gezondheidswerkers onder leiding van Michael Yao van de WHO aan een campagne om de plaatselijke bevolking te vaccineren. Door tegelijkertijd plaatselijke groepen bij het proces te betrekken, konden ruim 300.000 bewoners worden ingeënt.

“We moeten dit moment vieren, maar we mogen niet gemakzuchtig worden,” verklaarde Tedros Adhanom Ghebreyesus, directeur-generaal van de WHO, in een persverklaring over het einde van de uitbraak. “Virussen nemen geen vakantie.” Een andere uitbraak (die inmiddels onder controle is) deed zich in juni voor in de provincie Équateur van de DRC.

In Zuid-Afrika zijn schedelfragmenten van een vroege Homo erectus ontdekt. Het is de eerste keer dat een individu van deze soort in de regio is gevonden.

Gevonden: oudste schedel van Homo erectus

Fragmenten van de oeroude schedel werden blootgelegd op een vindplaats ten noordwesten van Johannesburg en leken aanvankelijk afkomstig te zijn van een uitgestorven baviaan. Maar toen Jesse Martin en Angeline Leece, studenten aan de La Trobe University in Melbourne, Australië, de fragmenten in elkaar pasten, beseften ze dat ze keken naar de eerste hersenpan van een Homo erectus die ooit in Zuid-Afrika was gevonden. De schedel was bovendien zo’n twee miljoen jaar oud, waarmee hij tot de oudste fossielen van deze voorloper van de mens behoort. “Ik denk dat onze mentoren ons pas geloofden toen ze zelf een kijkje kwamen nemen,” zei Martin begin dit jaar tegen National Geographic. De ontdekking kan nieuw licht werpen op de wijdvertakte stamboom van de mens en antwoord geven op de vraag waar en wanneer zich de diverse voorlopers van de mens hebben ontwikkeld.

Deze reconstructie toont de omgeving van het nest van een Hypacrosaurus stebingeri in het berggebied Two Medicine in Montana. In het midden ligt een overleden Hypacrosaurus-jong in ondiep water, terwijl rechts een volwassen exemplaar rouwt.

Aanwijzingen voor eerste dinosauriër-DNA

In de film Jurassic Park wordt dinosauriër-DNA geïsoleerd uit bloed dat werd opgezogen door een muskiet die vervolgens in barnsteen bewaard was gebleven. Hoewel dat soort sciencefiction nog toekomstmuziek is, hebben onderzoekers wel een flinke stap gezet in hun studie naar gefossiliseerd DNA. Tijdens het onderzoek naar een goed bewaard gebleven fossiel van zeventig miljoen jaar oud wist een onderzoeksteam namelijk de contouren van celweefsel te identificeren. De contouren kunnen wijzen op de aanwezigheid van chromosomen en enkele celkernen – structuren die het DNA van levende wezens bevatten. De onderzoekers hebben nog geen DNA uit gefossiliseerde cellen kunnen isoleren, dus weten ze nog niet of het om relatief intact DNA gaat of om een genetisch nevenproduct. Toch biedt hun onderzoek een fascinerend inkijkje in de verbluffend minuscule details die in fossielen bewaard kunnen blijven. “De mogelijkheden zijn echt waanzinnig spannend,” verklaarde David Evans, een paleontoloog van het Royal Ontario Museum die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken, in maart tegenover National Geographic.

Wetenschappers vergelijken elkaars aantekeningen over de stratigrafie van de Chiquihuite-grot, als voorbereiding op het nemen van DNA-monsters van plantaardig en dierlijk materiaal uit de afzettingen in de grot.

Vondst in grot: bereikten eerste mensen Amerika eerder?

Stenen voorwerpen die diep in de Chiquihuite-grot in Mexico zijn gevonden, kunnen erop wijzen dat de eerste mensen al zo’n 30.000 jaar geleden in Amerika arriveerden – bijna tweemaal zo vroeg dan tot nu toe werd aangenomen. Over de nieuwe datering wordt onder archeologen verwoed gedebatteerd, omdat velen de vroegste aanwezigheid van de mens op het Amerikaanse continent rond 13.500 jaar geleden dateerden, toen de ijskap van de laatste IJstijd zich begon terug te trekken en er migratieroutes vanuit Azië ontstonden. Maar door recente vondsten is het tijdstip waarop de eerste mensen het Amerikaanse continent bereikten vele duizenden jaren verder naar het verleden opgeschoven. Uit een nieuwe analyse van stenen werktuigen, waaronder messen, speer- en pijlpunten en steenscherven die tussen 30.000 jaar oude stukjes houtskool zijn gevonden, blijkt dat de eerste mensen waarschijnlijk al vóór het afsmelten van de ijskap in Amerika arriveerden.

Het onderzoek van de grot wijst erop dat deze plek tienduizenden jaren lang bewoond is geweest, in een tijd dat het in de regio veel koeler, vochtiger en groener was dan tegenwoordig. Maar er zijn nog geen menselijke resten gevonden, en het nieuwe onderzoek heeft tot heel wat discussie onder wetenschappers geleid. “De grote bijdrage van de Chiquihuite-grot is dat het een nieuw en klein stukje licht schijnt, een klein signaal dat mogelijk wijst op een nieuwe ontwikkeling,” aldus Ciprian Ardelean, archeoloog aan de Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ) en hoofdauteur van het onderzoek, in juli tegen National Geographic.

De onlangs ontdekte koraaltoren is vijfhonderd meter hoog en is het achtste zogenaamde ‘vrijstaande rif’ dat tot nu toe in het noordelijk deel van het Groot Barrièrerif is ontdekt.

Een koraalrif hoger dan het Empire State Building

Een team van Australische wetenschappers aan boord van de Falkon, een onderzoeksschip van het Schmidt Ocean Institute, was bezig met het in kaart brengen van een stuk zeebodem in het noordelijk deel van het Groot Barrièrerif toen het op een torenhoog koraalrif stuitte. Het rif is zo’n vijfhonderd meter hoog en is het eerste van zijn aard dat in ruim 120 jaar is ontdekt. De pas gevonden koraaltoren – een zogenaamd ‘vrijstaand rif’ – is nog maar de achtste die tot nu toe in dit deel van wereld is aangetroffen. Deze natuurlijke bouwwerken vormen een belangrijke habitat voor dieren als zeeschildpadden en haaien, die het rif vanuit de diepzee naast het Groot-Barrièrerif komen bezoeken. Het team heeft het vrijstaande rif in kaart gebracht en een grote diversiteit aan zeeleven in het ecosysteem waargenomen. De onderzoekers namen slib- en gesteentemonsters en vingen enkele organismen die in het laboratorium nader zullen worden onderzocht.

Hoewel het rif de komende tijd waarschijnlijk meer details zal prijsgeven, hebben taxonomen die de beelden van dit ecosysteem hebben onderzocht nu al meerdere nieuwe vissoorten geïdentificeerd. Wendy Schmidt, medeoprichter van het Schmidt Ocean Institute, liet in een persverklaring weten dat de ontdekking het gevolg is van een revolutie in het zeeonderzoek: “Dankzij nieuwe technologieën die als onze ogen, oren en handen in de diepzee functioneren, kunnen we dit domein beter bestuderen dan ooit tevoren.”

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