UFO'S of UAP'S, ASTRONOMIE, RUIMTEVAART, ARCHEOLOGIE, OUDHEIDKUNDE, SF-SNUFJES EN ANDERE ESOTERISCHE WETENSCHAPPEN

Zo’n 445 miljoen jaar geleden werd zo’n 85 procent van de mariene soorten bruut van de aardbodem geveegd. Maar wat lag er aan de teloorgang van al dit leven ten grondslag?

De meesten zullen weten dat de dinosaurussen uitstierven tijdens een grote massa-extinctie. Maar wist je dat de aarde ook andere massa-extincties heeft doorgemaakt? In totaal hebben er vijf de revue gepasseerd – bekend als de ‘big five’ – waarbij tenminste driekwart van alle soorten die op aarde leefden met uitsterven werd bedreigd. In dit artikel haken we in op de eerste massa-extinctie die de aarde doormaakte: de zogenaamde Laat-Ordovicische massa-extinctie. Want wat lag hier precies aan ten grondslag?

Oorzaak van massa-extincties
Wetenschappers zijn al langer geïnteresseerd in het achterhalen van de oorzaak van massa-extincties. Dat komt omdat het begrijpen van de omgevingsomstandigheden die in het verleden geleid hebben tot de uitroeiing van de meeste soorten, ons zou kunnen helpen voorkomen dat een soortgelijke gebeurtenis zich in de toekomst herhaalt. Bovendien denken veel wetenschappers dat we ons momenteel middenin een zesde massa-extinctie bevinden. En dus is het bestuderen van dit fenomeen belangrijker dan ooit.

Laat-Ordovicische massa-extinctie
De Laat-Ordovicische massa-extinctie vond zo’n 445 miljoen jaar geleden plaats. Tijdens deze massale uitsterving verdween ongeveer 85 procent van de mariene soorten, waarvan de meeste in ondiepe wateren voor de kust van continenten leefden, van de aardbodem. En dat terwijl daarvoor, ten tijden van de Ordovicium-periode, de zeeën vol biodiversiteit zaten. “Als je in een Ordovicische zee was gaan snorkelen, zou je een aantal bekende dieren hebben gezien, zoals mosselen, slakken en sponzen,” schetst onderzoeker Seth Finnegan. “Maar je zou ook veel andere soorten zijn tegengekomen die nu zeer beperkt in diversiteit zijn of volledig zijn uitgestorven, zoals trilobieten, armpotigen en zeelelies.”

Fossielen uit de Ordovicium-periode, gevonden op het Canadese eiland Anticosti.

Afbeelding: André Desrochers, University of Ottawa

Maar dan gebeurt er iets rampzaligs. In tegenstelling tot de massa-extinctie waarbij de dinosaurussen vrij plotseling uitstierven, speelde de Laat-Ordovicische massa-extinctie zich af over een vrij lange periode. Mogelijk strekte deze massale uitsterving zich zelfs uit over twee miljoen jaar. Maar wat lag er aan de teloorgang van al dit leven ten grondslag?

Vraagteken
We weten dat het klimaat destijds afkoelde. Maar kan dat het verlies van maar liefst 85 procent van het zeeleven hebben veroorzaakt? “Van verschillende geologische recentere massa-extincties is bekend dat ze zijn veroorzaakt door vulkanisch aangedreven snelle opwarming en het daaruit voortvloeiende verlies van zuurstof in de oceanen,” vertelt Finnegan in gesprek met Scientias.nl. “Maar wat met name opvalt aan de Laat-Ordovicische massa-extinctie is dat de combinatie van veranderingen in het milieu die gepaard gaan met het uitsterven, ongebruikelijk en moeilijk te begrijpen zijn.”

Gebrek aan zuurstof
Eén van de belangrijkste discussies rond de Laat-Ordovicische massa-extinctie is of gebrek aan zuurstof in het zeewater de oorzaak van de massa uitsterving is geweest. Om die vraag te onderzoeken, maten de onderzoekers de concentratie jodium in carbonaatgesteenten uit de Laat-Ordovicische periode. De concentratie van dit element in carbonaatgesteenten dient namelijk als een belangrijke indicator voor veranderingen in het oceanische zuurstofniveau.

Ondiepe wateren
Het leidt tot een interessante ontdekking. “In ons artikel tonen we aan dat het inderdaad waar lijkt te zijn dat de hoeveelheid opgeloste zuurstof in de diepe oceaan afnam,” vertelt Finnegan. “Maar, we vonden geen bewijs voor een afname van zuurstof in ondiepe wateren. En juist hier leefden de meeste diersoorten die uitstierven. Het betekent dat een afname van zuurstof de massa-extinctie waarschijnlijk niet kan verklaren.”

Zuurstofgebrek in de diepe oceaan
Hoewel het er op lijkt dat ondiepe wateren niet met zuurstofgebrek te maken kregen, breidde dit verschijnsel zich rond diezelfde tijd wel uit in de diepe oceaan. De onderzoekers schrijven dit toe aan de circulatie van zeewater door de mondiale oceanen. Een belangrijk punt om in gedachten te houden, is namelijk dat oceaancirculatie een zeer belangrijk onderdeel is van een klimaatsysteem. De afkoeling van het klimaat veranderde mogelijk de oceaancirculatie, wat de stroom van zuurstofrijk water uit de ondiepe zeeën naar de diepere oceaan stopte. Dit betekent dat klimaatkoeling dus ook kan leiden tot lagere zuurstofniveaus; tenminste, in bepaalde delen van de oceaan.

Maar als de massa-extinctie niet in gang werd gezet door zuurstofgebrek, wat lag er dan aan ten grondslag? Hoewel de onderzoekers hier geen volledig uitsluitsel over kunnen geven, vermoeden ze dat koudere omstandigheden tijdens het late Ordovicium, gecombineerd met aanvullende factoren, waarschijnlijk verantwoordelijk waren voor de ondergang van talloze diersoorten.

Klimaatkoeling
“De veroorzaker kan dus goed de klimaatkoeling zelf zijn geweest,” onderstreept Finnegan. “We zien aanwijzingen voor zeer substantiële klimaatkoeling en uitbreiding van ijskappen, met een grote bijbehorende zeespiegeldaling. Deze afkoeling en daling van de zeespiegel kunnen aanzienlijk veelomvattender zijn geweest dan tijdens recentere ijstijden. Dit betekent dat verlies van leefgebied verantwoordelijk kan zijn geweest voor een deel van de uitsterving. De vraag is echter of zoveel uitsterving (85 procent van de mariene soorten, red.) aan het verlies van leefgebied kan worden toegeschreven.”

Zullen we het ooit weten?
De vraag is of we het mysterie van de Laat-Ordovicische massa-extinctie ooit volledig zullen ontrafelen. “Een gevolg van de daling van de zeespiegel is dat de mariene sedimentaire gesteenten vrij schaars zijn geworden,” zegt Finnegan. “Dus om te begrijpen wat de meeste uitsterving veroorzaakte, moeten we die gebieden in detail bestuderen, maar ook modellen gebruiken om te proberen te begrijpen wat er is gebeurd in de delen van de wereld waarvoor we geen goed bewaard gebleven sedimentaire gegevens hebben. Het is een zeer uitdagend probleem. Maar ik ben optimistisch dat we er als gemeenschap grip op beginnen te krijgen.”

Wat de onderzoekers in hun studie in ieder geval hebben aangetoond, is dat één van de vaakst aangevoerde verklaringen – zuurstofgebrek in de oceanen – waarschijnlijk de Laat-Ordovicische massa-extinctie niet kan verklaren. Toch moeten we volgens onderzoeker Zunli Lu onze zuurstofrijke wereld ook zeker niet als vanzelfsprekend beschouwen, zo vertelt hij in een interview met Scientias.nl. “Veel is nog onbekend over eerdere massa-extincties. We begrijpen deze gebeurtenissen nog lang niet volledig. Het zou verstandig zijn om het oceaanmilieu en het klimaatsysteem niet verder drastisch te verstoren voordat de menselijke samenleving in staat is om uitgebreide veranderingen in het aardsysteem beter te voorspellen en te verminderen,” besluit hij.

Onderzoekers hebben maar liefst 35 signalen opgepikt, waaronder twee hele bijzondere.

De befaamde natuurkundige Albert Einstein voorspelde het bestaan van zwaartekrachtsgolven (zie kader) een slordige 100 jaar geleden al. Maar pas in 2015 werden de eerste ontdekt. In dat jaar werden zwaartekrachtsgolven gedetecteerd die het resultaat waren van twee samensmeltende zwarte gaten. Sindsdien is het hard gegaan; zo zijn er ondertussen tientallen signalen opgepikt. En daar komen er nu wéér een aantal bij. Want in een nieuwe studie kondigen onderzoekers aan dat ze maar liefst 35 nieuwe zwaartekrachtsgolven hebben gedetecteerd.

Meer over zwaartekrachtsgolven

Zwaartekrachtsgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd die ontstaan wanneer twee zware objecten zeer dicht om elkaar heen draaien of fuseren. Einstein voorspelde het bestaan van zwaartekrachtsgolven al aan het begin van de twintigste eeuw. Maar pas in 2015 slaagden onderzoekers erin om ze daadwerkelijk te detecteren. In de loop van 2016 en 2017 wordt nog enkele malen een verstoring in het zwaartekrachtsveld gedetecteerd die het gevolg is van fuserende zwarte gaten. Eind oktober 2017 spotten onderzoekers vervolgens zwaartekrachtsgolven die ontstaan zijn door het fuseren van twee neutronensterren. En dit jaar zijn er voor het eerst ook zwaartekrachtsgolven van een botsend zwart gat én een neutronenster opgepikt.

De onderzoekers hebben de tsunami aan gedetecteerde zwaartekrachtsgolven goed onder de loep genomen. Want wat lag er precies aan deze rimpelingen in ruimtetijd ten grondslag? De onderzoekers komen tot de ontdekking dat 33 signalen waarschijnlijk voortvloeiden uit samensmeltingen van zwarte gaten in verschillende vormen en maten.

Zwaartekrachtsgolven voortgekomen uit fuserende zwarte gaten in verschillende vormen en maten.

Maar, de overige twee detecties zijn nóg een tikkie bijzonderder.

Samensmelting zwart gat en neutronenster
Volgens de onderzoekers is één van de overige twee gedetecteerde zwaartekrachtsgolven vermoedelijk voortgekomen uit een botsing tussen een zwarte gat en een neutronenster: een veel zeldzamere gebeurtenis. Het zwarte gat was behoorlijk massief (van ongeveer 33 keer de massa van onze zon) en botste mogelijk met een neutronenster met een zeer lage massa (ongeveer 1,17 keer de massa van onze zon). En dat is bijzonder. Want deze neutronenster heeft één van de laagste massa’s ooit gedetecteerd. “Ons begrip van fusies tussen objecten met een lagere massa, was vaag,” zegt onderzoeker Zoheyr Doctor. “Maar nu we harde detecties hebben, beginnen we die onderkant van het massaspectrum ook in te vullen.”

MEER OVER ZWARTE GATEN EN NEUTRONENSTERREN

Zwarte gaten en neutronensterren zijn twee van de meest extreme objecten die ooit in het heelal zijn waargenomen. Hoe ze ontstaan? Als de zwaarste sterren sterven, storten ze onder hun eigen zwaartekracht in elkaar en laten zwarte gaten achter. Wanneer sterren die iets minder zwaar zijn ter ziele gaan, exploderen ze in een supernova. Wat achterblijft zijn de dichte en dode resten van sterren die neutronensterren worden genoemd. Typische neutronensterren hebben een massa van anderhalf keer die van de zon, maar al die massa zit in een extreem dichte ster. Een theelepel neutronenster weegt ongeveer net zoveel als de hele mensheid!

In het laatste geval botste een zwart gat (met een massa van ongeveer 24 keer de massa van onze zon) met óf een heel licht zwart gat, óf een zeer zware neutronenster van ongeveer 2,8 keer de massa van onze zon. Wetenschappers vermoeden dat het hoogstwaarschijnlijk om een zwart gat gaat, maar helemaal zeker weten ze het niet.

Toenemende detecties
Met de nieuwe detecties meegerekend, hebben onderzoekers nu in totaal 90 zwaartekrachtsgolven gedetecteerd. Dat onderzoekers de laatste jaren steeds vaker op zwaartekrachtsgolven stuiten, is overigens goed te verklaren. De golven die de aarde bereiken zijn nauwelijks waarneembaar, waardoor het in het begin heel lastig was om ze aan het licht te brengen. Maar ondertussen worden de instrumenten waar wetenschappers ze mee kunnen oppikken, steeds beter. Het betekent dat wetenschappers dergelijke trillingen van het universum nu soms zelfs meerdere keren per dag detecteren.

“Naarmate ons internationale netwerk van interferometers gevoeliger wordt en langer observeert, detecteren we meer zwaartekrachtsgolven,” zegt Doctor. “Van deze zeer korte, zwakke signalen kunnen we veel leren. We beginnen zeldzamere gebeurtenissen te zien en de diversiteit van fusies tussen zwarte gaten en neutronensterren te ontsluiten. Uiteindelijk willen we weten hoe deze exotische objecten ontstaan en met elkaar in botsing komen. En de nieuwe detecties zullen ons daarbij helpen.”

Diversiteit
Naarmate er meer detecties worden toegevoegd aan de catalogus van zwaartekrachtgolven, leren onderzoekers dus steeds meer over deze bijzondere kosmische verschijnselen. En dat betekent dat we eigenlijk nu pas de prachtige diversiteit van zwarte gaten en neutronensterren beginnen te zien. De nieuwe detecties bewijzen dat ze in vele maten en combinaties verkrijgbaar zijn. Door de massa’s van de samensmeltende objecten te berekenen, kunnen astrofysici vervolgens beter begrijpen hoe sterren leven en sterven én waardoor ze precies bij hun dood instorten in zwarte gaten of neutronensterren. Uiteindelijk hopen de onderzoekers te ontrafelen hoe sterren – de bouwstenen van ons universum – evolueren.

De LIGO-observatorium en zwaartekrachtsdetector Virgo ondergaan momenteel belangrijke updates. Hierdoor worden de krachtige detectoren klaargestoomd voor een nieuwe reeks zoektochten naar zwaartekrachtsgolven die naar verwachting eind 2022 start. En het belooft een enerverende jacht te worden. “Onze verbeterde detectoren zullen stillere signalen kunnen opvangen, waaronder die van zwarte gaten en neutronensterren die op nog grotere afstand en miljarden jaren geleden versmolten,” zegt onderzoeker Maya Fishbach. “Ik kan niet wachten om te ontdekken wat er nog meer allemaal is.”