Bergen stopten mogelijk om raadselachtige redenen een miljard jaar met groeien

Zo'n 1,8 miljard jaar geleden werd de aardkorst dunner, waardoor er minder voedingsstoffen in zee belandden en de ontwikkeling van het leven mogelijk vertraagde.

Published 15 feb. 2021 13:31 CET
De Appalachen in het zuidoosten van de Verenigde Staten worden langzaam kleiner, doordat ze eroderen door ...

De Appalachen in het zuidoosten van de Verenigde Staten worden langzaam kleiner, doordat ze eroderen door regen en wind en ze niet langer worden opgestuwd door de platentektoniek. Gedurende ongeveer een miljard jaar in de geschiedenis van de aarde, hielden bijna alle bergen op aarde mogelijk op met groeien. Waarom dat precies gebeurde, is nog onduidelijk.

Foto van ROBB KENDRICK, NAT GEO IMAGE COLLECTION

Als het mogelijk was om het aardoppervlak van een biljoen jaar geleden te bekijken, zou het meest interessante waarschijnlijk zijn hoe oninteressant de wereld toen was. Er waren geen bomen of insecten, of vogels in de lucht. De enige levensvormen die bestonden waren eenvoudig en klein, en vormde een slijmerige oceanische soep.

En een nieuw wetenschappelijk artikel in Science gaat over een ander element dat mogelijk ontbrak: hoge bergen.

De rusteloze tektonische platen van de moderne aarde verschuiven continu. Ze voeren een trage dans uit die het oppervlak van onze planeet steeds een nieuwe vorm geeft. Door botsende aardschollen wordt de aardkorst dikker en ontstaan gebergten als de Himalaya, die steeds hoger de lucht in steken.

Maar uit aanwijzingen die zijn vastgelegd in piepkleine zirkoonkristallen die diep in de aarde werden gevormd, blijkt dat de platentektoniek niet altijd op dezelfde manier werkte als tegenwoordig. Het lijkt of in de miljard jaar die verstreken tussen 1,8 en 0,8 miljard jaar geleden - een tijdperk dat in het Engels ook wel de ‘boring billion’ wordt genoemd - de aardschollen juist steeds dunner werden. Waarom die afslanking precies plaatsvond is onbekend. Maar op zijn dunst was het aardoppervlak ongeveer een derde platter dan tegenwoordig. Volgens de onderzoekers zou dat deels kunnen zijn gekomen doordat de platentektoniek vertraagde.

En daarnaast opperen de onderzoekers dat de ontwikkeling van het leven zoals wij dat kennen mogelijk werd vertraagd door die dunne korst. Doordat de bergen niks voorstelden, verliep de erosie van het gesteente op aarde langzamer. Dat leidde er vervolgens toe dat er minder voedingsstoffen in de oceanen belandden die de wezens die zich daarin bevonden tot leven konden wekken.

‘In die tijd heerste er een hongersnood in de oceanen,’ vertelt geochemicus Ming Tang van de Chinese Peking University, de eerste auteur van het artikel. Niet lang nadat de aardschollen weer dikker werden, zorgde een toevloed aan voedingsstoffen voor de evolutie van steeds grotere en complexere levensvormen.

‘Dit artikel roept meer vragen op dan antwoorden,’ zegt geochemicus Christopher Spencer van de Canadese Queen's University, die gespecialiseerd is in tektoniek. Maar in principe kan het onderzoek een ‘springplank’ vormen voor meer kennis over de manier waarop onze huidige wereld tot stand kwam, voegt hij daaraan toe.

De stenen lezen

Tang was bezig met de analyse van graniet uit de Himalaya in het zuiden van Tibet toen hem een bijzonder patroon opviel in de zirkoonmineralen in de kristallen. Deze piepkleine tijdscapsules ontstaan wanneer magma in de aarde afkoelt en zo chemisch bewijsmateriaal vormt over de omstandigheden die in het verleden heersten op aarde - en het is zo goed als onuitwisbaar. Onderzoekers hebben zirkonen gevonden die vlak na de geboorte van de aarde werden gevormd, bijna 4,4 miljard jaar geleden.

Tang realiseerde zich dat de chemische eigenschappen van de zirkoonkristallen uit de monsters uit Tibet samenhingen met de dikte van de aardschollen in de tijd dat het gesteente werd gevormd.

Voorheen bepaalden wetenschappers hoe dik de aardschollen waren door te kijken naar de relatieve hoeveelheden lanthaan en ytterbium in het gesteente, vertelt Tang. Maar het is nog best lastig om op die manier terug in de tijd te kijken, omdat er maar weinig stenen zijn die heel zijn gebleven sinds de prille jeugd van de aarde, waardoor de geologische geschiedenis de nodige gaten vertoont.

‘Er wordt wel gezegd dat het zoiets is als proberen een roman te lezen terwijl drie kwart van de pagina's ontbreekt,’ zegt geoloog Peter Cawood van de Australische Monash University, die niet bij het onderzoek was betrokken. Maar door de eeuwigheidswaarde van zirkoon kunnen wetenschappers daarmee een veel completer beeld krijgen van de geschiedenis van onze planeet.

Tang en zijn team ontwikkelden een nieuwe methode om aan de hand van de zirkonen de dikte van de aardschollen te schatten: ze ontdekten dat de hoeveelheid van het element europium in de kristallen samenhing met de dikte die was gemeten met behulp van oudere methodes in de chemie van gesteenten.

Tang en zijn team publiceerden hun nieuwe model afgelopen jaar in het vakblad Geology en gingen vervolgens aan de slag met deze nieuwe methode. Ze verzamelden data van zirkonen over de hele wereld die al eerder waren bestudeerd - alles bij elkaar ruim 14.000 - en brachten in kaart welke chemische veranderingen in de loop van de tijd hadden plaatsgevonden. Er kwam een opvallend beeld tevoorschijn: tijdens de zogenaamde boring billion werd de aardkorst geleidelijk steeds dunner.

‘Dat hadden we niet verwacht,’ zegt Tang over het patroon. De afplatting viel samen met het verdwijnen van veel andere aanwijzingen voor het ontstaan van bergen in het verleden, die eerder wel waren gevonden in het gesteente. De strontiumcompositie, die gerelateerd is aan erosie, veranderde aanzienlijk. De elementen molybdeen en uranium verdwenen bijna geheel uit het gesteente in zee. Fosforrijk gesteente werd zeldzaam.

‘Dat kan allemaal worden verklaard door ons model met veel dunnere aardschollen,’ stelt Tang.

Plakkerige aardschollentaart

Hoewel het niet duidelijk is hoe het proces van afplatting van de aardkorst precies in zijn werk ging, stellen Tang en zijn collega's dat de verandering deels komt door een vertraging in de platentektoniek. Bergtoppen zouden langzaam maar zeker afvlakken door erosie van wind en water als ze niet continu omhoog zouden worden gestuwd.

Het onderzoeksteam oppert dat deze vertraging het gevolg was van de warmteverdeling op aarde tijdens de boring billion, toen de aardschollen vooral samenklonterden in één enkel supercontinent.

De formatie van het supercontinent dat Columbia of ook wel Nuna wordt genoemd, begon zo'n 2,1 miljard jaar geleden. Vervolgens vormde zich, na een kleine herschikking, zo'n 1,2 miljard jaar geleden het supercontinent Rodinië, dat ongeveer een half miljard jaar bestond. Gedurende ruim een miljard jaar vormde de landmassa een zo goed als ononderbroken deken over een groot deel van de aarde. Diep onder die oppervlakte zat de warmte gevangen.

Tang stelt dat de overmatige warmte onder het supercontinent mogelijk ook leidde tot een afkoeling onder de oceanische schol, wat gevolgen had voor de beweging van de tektonische platen.

Maar volgens geochemicus Spencer van de Queen's University komt een vertraging van de tektoniek niet overeen met de geologische gegevens. Hoewel de platen niet bepaald over de aarde raceten, was er wel nog steeds magmatische activiteit; bijna veertig procent van Noord-Amerika ontstond tijdens deze periode. Wanneer je een lijn trekt tussen Zuid-Californië en de Canadese regio Labrador, ontstond alles ten zuidoosten van die lijn tussen 1,8 en 1 miljard jaar geleden, aldus Spencer. Dat had volgens hem niet gekund zonder tektonische activiteit.

Naast de kwestie van de tektonische vertraging maakt het idee van een supercontinent die als een deken over de aarde ligt nog iets anders mogelijk: dat de overvloedige warmte die eronder ontstond het bovenliggende gesteente slapper maakte. Dat zou ervoor zorgen dat het oppervlak platter werd, omdat warm gesteente geen hoge bergen kan dragen.

‘Het is een beetje zoals met een ijstaart,’ aldus Cawood. Zolang de structuur koel blijft, behoudt hij zijn vorm. Maar als hij warm wordt, loopt hij uit.

‘Ik denk dat dit het belangrijkste deel van het artikel is,’ aldus Spencer. Mogelijk is de afplattende korst niet zozeer het gevolg van een vertraging van de tektonische bewegingen waardoor bergen ontstaan, maar eerder een van een verandering van de manier waarop deze processen in hun werk gingen.

De combinatie van een overvloed aan warmte en een dunne aardkorst kan een verklaring zijn voor de bijzondere gesteenten die ontstonden tijdens de botsingen waaruit Rodinië voortkwam, stelt Andrew Smye die als geoloog werkzaam is aan de Amerikaanse Pennsylvania State University en geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam. Deze gesteenten lijken te zijn gevormd bij een hogere temperatuur dan je op grond van hun diepte zou verwachten - maar een hete, dunne aardkorst zou dat kunnen verklaren.

Hoewel Tang stelt dat het waarschijnlijk is dat zowel de vertraging van de tektoniek als de zwakkere korst een rol speelden, zegt hij ook dat er nog steeds veel te ontdekken valt over hoe de planeet er in het verre verleden uitzag. Het werk van hem en zijn team maakt de boring billion des te spannender en onderstreept iets dat sommige wetenschappers al eerder opperden: misschien was dat tijdperk helemaal niet zo saai.

‘Ik denk niet dat het boring oftewel saai was. Het was toen niet stil of levenloos,’ aldus Cawood, die voorstelt de term ‘Middle Age’ te gebruiken. Maar, stelt hij ook, de naam doet er niet zoveel toe. Wat van belang is, is dat deze periode duidelijk afweek van de rest.

‘Het is duidelijk dat er toen iets interessants aan de hand was,’ aldus Smye.

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

Lees meer

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Schrijf je in
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

  • Gebruiksvoorwaarden
  • Privacyverklaring
  • Cookiebeleid
Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.