<< error >> (our Markdown requires webpage links, not image links, see manual)

Fossiele regendruppeltjes en Sagan’s paradox

Twee miljard jaar geleden scheen de zon een stuk zwakker dan tegenwoordig, waarom was destijds de gehele planeet niet bevroren? Het was de astronoom Carl Sagan (1934 – 1996) die deze paradox met zijn collega’s in 1972 deelde.

Bekend is dat de planeet geen brok ijs was, er is voldoende bewijs voor warme zeeën en stromend water. Ook nu breken nog vele wetenschappers hun hoofd over de paradox.

Nieuwe aanwijzingen komen uit een onverwachte hoek: fossiele regendruppels met een leeftijd van 2,7 miljard jaar. Op de aarde toendertijd stonden geen bomen en planten en leefden er geen dieren en vissen. Maar er waren vulkanen en het regende. De regendruppels zijn gevonden in Zuid-Afrika, hier zijn de oudste gesteenten ter wereld ontdekt.

Onderzoeker Sanjoy Som probeert het uit te leggen: zo’n 2,7 miljard jaar geleden regende het op vulkanisch as. Deze as werd bedekt met een dun laagje maar zeer bestendig as. Deze werd opnieuw bedekt met vulkanisch as. De as veranderde in steen en zelfs vandaag de dag ziet men de fijne randen van de inslagkratertjes van de druppels.

Fossiele regendruppels

Som was destijds bezig met zijn doctoraal toen zijn begeleider hem adviseerde om onderzoek te gaan doen naar fossiele regendruppels. Dit om meer te leren over de oer-atmosfeer. Zo kon de grootte van druppels informatie leveren over de dichtheid van de atmosfeer.

Regendruppels vallen langzamer door een dikke lucht (hoge dichtheid) dan door een dunne atmosfeer. Dus des te dikker de lucht des te langzamer slaan de druppels in. De kratertjes zijn bij een dikke lucht kleiner dan bij ijle lucht.

De gevonden kratertjes komen overeen met de inslag van regen bij huidig vulkaanas. Som en zijn collega’s trekken dan ook de conclusie dat de atmosfeer destijds ongeveer dezelfde dichtheid bezat als de huidige. Misschien ietsje dunner maar zeker is dat de dichtheid maximaal 2 maal hoger was dan onze huidige atmosfeer.

Geschiedenis van de aardse atmosfeer: Theorieën

Op de eerste plaats is het gewoon spannend om zoiets te ontdekken, Nature schreef er zelfs een artikel over waarbij de paradox van Sagan als basis diende: de jonge aarde was warm ondanks de zon een stuk zwakker was.

Som borduurt voort: er was iets dat de planeet warm hield, er bestaat hiervoor voldoende bewijs welke we halen uit de destijdse sedimenten van oceanen en rivieren. Het eenvoudigste antwoord: toendertijd fungeerde de atmosfeer ook als een deken, net als vandaag de dag. De aarde zou zelfs vandaag de dag een bevroren ijsklomp zijn indien we geen natuurlijk broeikaseffect hadden. Maar bij de jonge en zwakkere zon heb je een veel groter broeikaseffect nodig.

Onder die omstandigheden dien je de beschikking te hebben over een veel hoger CO2 gehalte in de atmosfeer als vandaag de dag, vertelt Jim Kasting (Penn State University). Kasting is al jaren aan het nadenken over Sagan’s paradox.

Maar de CO2 theorie over het oerklimaat wordt afgeschoten door element analyses, er bevindt zich eenvoudigweg te weinig koolstof in het gesteente. Hierop ontwikkelden anderen de theorie dat de atmosfeer gevuld was met stikstof.

Stikstof alleen houdt geen warmte vast maar een hoog stikstofgehalte in de atmosfeer gaat een synergetisch effect aan met CO2 en vormt een dikkere deken om de aarde. En daar komt het onderzoek van Som om de hoek kijken: de fossiele regendruppels laten zien dat de atmosfeer destijds niet superdik was. En daar gaat de stikstoftheorie en de paradox blijft bestaan.

Er bestaan nog vele ideeën over de toenmalige atmosfeer, het probleem is echter het zeldzame bewijsmateriaal.

Indien men het volgehouden heeft om het artikeltje tot hier te lezen, hier nog een mooie mindbreaker: het lijkt erop dat de zon steeds warmer aan het worden is. Nu moet men niet proberen hiermee het antropocene broeikaseffect mee te verklaren Het gaat zo langzaam dat men op dit moment pas in staat is om het proces in miljarden jaren te beschrijven.

Kasting: over een miljard jaar zal volgens huidige schattingen de zon 10% feller schijnen. Dit betekent volgens onze huidige modellen het einde van moeder Aarde. Al het water zal, bij deze blootstelling aan zonnekracht, verdampen. Gaia is dan een planeet waarop men niet prettig woont. Gelukkig hebben wij en moeder Aarde voor dit specifiek probleem nog honderden miljoenen jaren de tijd om een oplossing te vinden.

www.npr.org