Golden Spikes, Aardsysteemwetenschappers en Kerntesten

Jan 1, 2019 00:00 · 1881 words · 9 minute read GSSP antropoceen Crutzen

Het is 2019. Waar zijn we? We bevinden ons op aarde. Deze trouwe planeet, het kader van alle menselijke verhalen.

Ieder jaar weer wentelt de aarde om de zon met een hondstrouwe regelmaat in haar vaste baan. Op deze draaiende bol lezen wij over klimaatakkoorden, klimaatpaniek, klimaatverandering. De aarde maakt trouw haar jaarlijkse ronde om de zon, maar op haar oppervlak heerst steeds minder voorspelbaarheid, regelmaat, hoop – wij zijn de aarde ontrouw geweest.

Een oriëntatie op de aarde kan niet langer verlopen via een blik op de kaart of Google Maps. De aardsysteemwetenschappen tonen ons dat de aarde een dynamisch geheel is, dat in staat is tot plotselinge en grote verandering. [1] De meest recente van deze omslagen voor de aarde heet het Antropoceen, de geologische epoche die volgt op het Holoceen. Dit is de epoche waarin de activiteit van mensen van bepalende invloed is op de werking van het aardsysteem. De kaarten van de aarde, die wij voorheen gebruikten om onze weg te vinden, tonen niet de eruptie van energie, van ontregeling en chaos waarin de aarde treedt, die horen bij het wezen van deze planeet.

In wat volgt hoop ik de lezer in zeer grote lijnen bekend te maken met het Antropoceen. Hoe kunnen we weten of zo’n nieuwe geologische epoche is aangebroken? Wat bestuderen de geologen van de International Commission on Stratigraphy? En waarom vormt het Antropoceen zo’n grote uitdaging voor hen? Welke data kunnen geschikt zijn als beginpunt van het Antropoceen?

Graven in de grond: GSSP

Wanneer geologen beslissen waar de grens tussen epochen op hun geologische tijdschaal moet komen te liggen, dan bestuderen zij de gelaagdheid van rotsen en de bodem. Het sediment op de bodem draagt ten slotte de geschiedenis van de planeet in zich. Ieder jaar ontstaat er een nieuw laagje. Doordat dit proces zich al miljarden jaren voordoet, kunnen geologen van deze laagjes de geschiedenis van de aarde aflezen. Zij vinden in de laagjes sporen van elementen, fossielen en gesteenten die erop duiden dat de aarde zich in een bepaalde staat bevond toen dat laagje ontstond. Een tijdperk met veel zuurstof zal bijvoorbeeld mogelijk grotere fossielen achterlaten. Als geologen een plotselinge overgang tussen twee laagjes vinden, dan kan dit erop wijzen dat de aarde sterk veranderde in die tijd. Zo’n signaal in het sediment noemen geologen een Global Boundary Stratotype Section and Point, oftewel een ‘golden spike’. [2, pp. 91–99]

Een voorbeeld van zo’n golden spike is een verandering in deuterium overschotniveaus toen het Holoceen begon. Het Holoceen ving 11.700 jaar geleden aan, na de laatste ijstijd van het Pleistoceen. Deze epoche wordt gekenmerkt door een relatief stabiel en gematigd klimaat op aarde. Geologen hebben de startdatum bepaald door een ijsboring te bekijken, waarin zij 11.700 jaar geleden plotselinge veranderingen in de deuterium overschotniveaus waarnemen, die duiden op het einde van de ijstijd. [3]

Om te bepalen of de epoche van de mens, het Antropoceen, al begonnen is, zullen geologen dus ook een dergelijke golden spike moeten zien te vinden. Je voelt misschien wel al aan wat hier zo lastig aan is… Het Antropoceen is nog bezig! De tijd van de mens heeft nog weinig fossielen in de gesteentes achtergelaten. Geologen denken in termen van miljoenen jaren, dus het is lastig om deze fractie van een moment waarin mensen op de aarde rondlopen te zien op zo’n tijdschaal.

Uitdagingen voor de aardsysteemwetenschappers

Je hebt misschien opgemerkt dat ik afwisselend van geologen en aardsysteemwetenschappers spreek. In de context van het Antropoceen lijkt de tweede term eigenlijk gepaster. Waar geologen zich traditioneel bezighielden met de geschiedenis van de aarde door studie van de lithosfeer (de rotsen en stenen, de platentektoniek), bezien de aardsysteemwetenschappers de aarde als een dynamisch systeem. Het leven in de biosfeer speelt bijvoorbeeld een wezenlijke rol in de regulatie van de atmosfeer, in samenhang met ook de oceanen en het Antarctische ijs. [4] Alles hangt met alles samen op aarde. De aardsysteemwetenschappers lopen hierdoor tegen verschillende uitdagingen in de bepaling van een begindatum van het Antropoceen. Jan Zalasiewicz, de voorzitter van de Anthropocene Working Group, vat de moeilijkheden samen in een artikel uit 2010. [5]

Ten eerste gaat het om de definitie van een epoche terwijl deze epoche zich nog aan het voltrekken is. Er zijn dus nog weinig fossielen, het sediment wordt nog gevormd. We moeten daarom, als het ware, een perspectief van geologen in een verre toekomst innemen om dan te bepalen wat er in de bodem zal overblijven van deze huidige tijd. Zal het cement van onze gebouwen zichtbaar zijn? Een dikke laag plastic? Menselijke skeletten? Weten we al hoe deze sporen vergaan in de loop van duizenden jaren? Welke van deze zaken zou als goede golden spike kunnen dienen?

Ten tweede zal ook een golden spike gekozen moeten worden die het Antropoceen-aardsysteem als geheel kan onderscheiden van epochen die voor het Antropoceen kwamen. Dat wil zeggen, de gekozen maat betreft de in cultuur gebrachte gebieden (steden / landbouw), maar ook de ‘wilde’ gebieden, zoals de Sahara en de oerwouden. Ook deze gebieden zijn namelijk in het Antropoceen, aangezien dit een epoche is, een tijdsaanduiding, die voor heel de aarde geldt. De gekozen golden spike moet dus globaal waar te nemen zijn.

Ten derde moeten aardsysteemwetenschappers ook een definitie geven van een tijd die nog kan veranderen in de komende decennia. Niemand weet precies wat de komende eeuwen zullen brengen, dus ook niet welke sporen uiteindelijk definiërend zullen zijn voor het Antropoceen. Het is een beetje alsof je moet voorspellen wat je de volgende dag zult moeten opruimen na een feestje dat je organiseert, op basis van de eerste gasten die binnenkomen, terwijl je nog niet weet hoe druk het precies gaat worden. Alleen zie je in het Antropoceen de troep niet morgen al, maar over duizenden jaren, terwijl je de gasten niet eens kent, want zij zijn nog niet geboren. En het Antropoceen is daarnaast verre van een feestje…

Mogelijke begindata van het Antropoceen

Deze drie uitdagingen vormen dus een flinke kluif voor aardsysteemwetenschappers. Onzekerheid is deel van deze wetenschap. Er is veel data beschikbaar, maar er is veel wat we nog niet weten, er is veel wat we nog niet kunnen weten. Wanneer we zoeken naar een begindatum van het Antropoceen, dan zoeken naar een moment waarop de menselijke invloed bepalend werd voor het aardsysteem. Dat wil zeggen, louter modificatie van de omgeving is niet genoeg, zelfs niet op grote schaal. Nee, de menselijke activiteit moet een bepalend effect hebben op het aardsysteem als geheel – de aarde moet wezenlijk anders zijn geworden door deze activiteit. Een mooi artikel van Lewis en Maslin geeft ons twee van mogelijke startdata op basis van de stand van zaken in de literatuur. [6] De eerste valt in de zeventiende eeuw, de tweede in de twintigste eeuw.

1610 – Columbian Exchange

In 1492 arriveerde Columbus in Amerika. In de eeuw die volgde onderging de wereld een turbulente periode, waarin talloze planten en dieren terecht raakten op plaatsen waar zij voorheen nooit gezien waren. Bonen, paarden, koeien en ratten belandden in Amerika, terwijl specerijen op grote schaal in Europa aankwamen. Deze reorganisatie en verplaatsing van het organische leven op aarde is van ongekende omvang. Eén van de gevolgen was de verspreiding van ziektes in de Amerika’s, waar de lichamen van de bevolking aldaar geen juiste antistoffen voor hadden. Dit leidde tot grote sterfte.

In de loop van de 15e eeuw liep de bevolking van de Amerika’s terug van 54 miljoen tot zo’n 6 miljoen zielen door deze epidemieën. Wat geschiedde was een dip in CO2 niveaus, dankzij een afname in landbouw en bedrijvigheid op grote schaal. Bossen konden aangroeien, want er werd minder grond vrijgemaakt voor akkerbouw door verbranding – dit alles slokte koolstof uit de atmosfeer op. Deze dip is duidelijk zichtbaar in ijsboringen en maakt een piek in 1610. Deze datum zou geschikt kunnen zijn als begin datum voor het Antropoceen, omdat deze verbonden is met het begin van globalisering, een proces dat het gehele aardsysteem over hoop zou gooien in de loop der eeuwen. Niet toevallig was dit ook het jaar dat Galileo zijn Sidereus Nuncius publiceerde.

1964 – Kerntesten

Een ander mogelijke GSSP is de piek van het element 14C in 1964. Dit element komt vrij bij nucleaire ontploffingen, welke vanaf 1945 plaatsvonden op de aarde. De piek in 14C is geschikt als golden spike, omdat deze over de hele wereld zichtbaar is, van de tropen tot aan de polen. Men hoeft slechts de jaarringen van bomen te bekijken om dit dunne laagje reststof van kernreacties terug te vinden.

De nucleaire testen hebben op zichzelf niet geleid tot grootschalige verandering van het aardsysteem. De aanwezigheid van 14C is hiertoe op zichzelf te miniem. Toch zou deze datum geschikt zijn als een kandidaat vanwege twee redenen. Ten eerste begon na de Tweede Wereldoorlog ‘de Grote Acceleratie’, welke zichtbaar is in de hockeystickgrafieken die tonen dat CO2, ontbossing, watergebruik, etc. een vogelvlucht namen. [7] De geschiedenis van de ontregeling van het aardsysteem hangt dus sterk samen met deze ontwikkelingen na WOII; de keuze voor deze datum zou dit illustreren. Ten tweede is ook de geschiedenis van de atoombom illustratief voor de nieuwe technologische relatie van de mensen tot de aarde. De mens mobiliseert op grote schaal de energie die in de aarde opgeslagen ligt en ziet zich nu geconfronteerd met de gevolgen van het openen van deze Pandora’s doos.

Conclusie

Iedere oriëntatie op het op-aarde-zijn van mensen in 2019 zal rekening moeten houden met het Antropoceen. We weten nu niet alleen hoe oud de aarde is, maar we zijn ook tot inzicht gekomen dat mensenlevens binnen het kader van deze diepe geologische geschiedenis begrepen moeten worden. In deze blogpost heb ik bovenal willen illustreren wat de wetenschappelijke context van deze nieuwe situatie is. Hoe kan bepaald worden of we in het Antropoceen zijn? Welke moeilijkheden komen wetenschappers tegen bij deze beslissing?

Ook voor natuurliefhebbers biedt het Antropoceen stof tot nadenken. Hoe kunnen wij de natuur liefhebben, als deze een zoveel langere adem heeft dan wij? Hoe kunnen wij natuurgebieden beschermen die niet alleen weerbaar moeten zijn tegen de effecten van ons handelen nu, maar ook de gevolgen van dit handelen op lange, geologische tijdschaal? De mens handelt op beide niveaus en houdt zich vooralsnog blind voor de lange termijn. Deze is inderdaad onoverzienbaar, maar toch weten we dat wij in de verre krochten van de toekomst sporen zullen nalaten.

Bronnen

[1] W. Steffen et al., Global change and the Earth system: a planet under pressure. Springer Science & Business Media, 2004.

[2] J. Davies, The birth of the Anthropocene. Univ of California Press, 2016.

[3] M. Walker et al., “Formal definition and dating of the GSSP (Global Stratotype Section and Point) for the base of the Holocene using the Greenland NGRIP ice core, and selected auxiliary records,” J. Quat. Sci. Publ. Quat. Res. Assoc., vol. 24, no. 1, pp. 3–17, 2009.

[4] P. Westbroek, De ontdekking van de aarde. 2012.

[5] J. Zalasiewicz, M. Williams, W. Steffen, and P. Crutzen, “The new world of the Anthropocene.” ACS Publications, 2010.

[6] S. L. Lewis and M. A. Maslin, “Defining the anthropocene,” Nature, vol. 519, no. 7542, p. 171, 2015.

[7] W. Steffen et al., “The Anthropocene: From global change to planetary stewardship,” Ambio, vol. 40, no. 7, p. 739, 2011.

tweet Share