Wetenschap
Vreemde rotsformaties onder de Stille Oceaan kunnen ons begrip van de vroege aarde veranderen
Onze wereld lijkt misschien kwetsbaar, maar de aarde bestaat al heel lang. Als we ver terug in het verleden zouden gaan, zouden we dan een tijd bereiken waarin het er fundamenteel anders uitzag?
Het antwoord ligt in enkele van de vroegste uitgebreide overblijfselen van het aardoppervlak, gevonden in een afgelegen hoek van het hoogveld van zuidelijk Afrika, een regio die bij geologen bekend staat als de Barberton Greenstone Belt.
De geologische formaties in deze regio zijn ondanks vele pogingen moeilijk te ontcijferen gebleken. Maar ons nieuwe onderzoek heeft aangetoond dat de sleutel tot het kraken van deze code ligt in geologisch jonge rotsen die op de zeebodem van de Stille Oceaan voor de kust van Nieuw-Zeeland liggen.
Dit heeft een nieuw perspectief geopend op hoe onze planeet eruit zag toen hij nog jong was.
Ons werk begon met een nieuwe, gedetailleerde geologische kaart (door Cornel de Ronde) van een deel van de Barberton Greenstone Belt. Hierdoor is een fragment van de oude diepe zeebodem aan het licht gekomen, dat zo'n 3,3 miljard jaar geleden is ontstaan.
Er was echter iets heel vreemds aan de hand met deze zeebodem, en er was onze studie nodig van gesteenten die in Nieuw-Zeeland zijn afgezet, aan het andere eind van de lange geschiedenis van de aarde, om er iets van te kunnen begrijpen.
Wij betogen dat de wijdverbreide opvatting dat de vroege aarde een warmere plaats was, vrij van aardbevingen en met een oppervlak dat zo zwak was dat het niet in staat was stijve platen te vormen, onjuist is.
In plaats daarvan werd de jonge aarde voortdurend opgeschud door grote aardbevingen, veroorzaakt doordat de ene tektonische plaat onder de andere gleed in een subductiezone als onderdeel van de platentektoniek – net zoals Nieuw-Zeeland vandaag de dag.
Door elkaar gegooide rotsen
Geologen vinden het lange tijd moeilijk om de oude rotsen van de Barberton Greenstone Belt te interpreteren.
Lagen die zich op het land of in ondiep water hebben gevormd – bijvoorbeeld prachtige barietkristallen die als verdamping zijn gekristalliseerd, of de overblijfselen van borrelende modderpoelen – worden gevonden bovenop rotsen die zich op de diepe zeebodem hebben opgehoopt. Blokken vulkanisch gesteente, vuursteen, zandsteen en conglomeraat liggen op hun kop en door elkaar.
We realiseerden ons dat deze kaart opmerkelijk veel leek op een geologische kaart (door Simon Lamb) gemaakt van de nasleep van veel recentere aardverschuivingen onder water. Deze werden veroorzaakt door grote aardbevingen langs de grootste breuklijn van Nieuw-Zeeland, de megathrust in de Hikurangi-subductiezone.
Het gesteente bestaat uit een wirwar van sedimentair gesteente, oorspronkelijk zo'n 20 miljoen jaar geleden op de zeebodem voor de kust van Nieuw-Zeeland afgezet. Dit gebied lag aan de randen van de diepe oceanische geul, waar de tektonische plaat van de Stille Oceaan naar beneden glijdt in een subductiezone, wat regelmatig grote aardbevingen veroorzaakt.
De rotsen in Nieuw-Zeeland zijn de sleutel tot het lezen van het geologische record in de Barberton Greenstone Belt.
Wat ooit als onvertaalbaar werd beschouwd, blijkt een overblijfsel te zijn van een gigantische aardverschuiving met sedimenten die zowel op het land als in zeer ondiep water zijn afgezet, vermengd met de sedimenten die zich op de diepe zeebodem hebben opgehoopt.
Het belang hiervan ligt in het feit dat de geologische geschiedenis van Nieuw-Zeeland op unieke wijze tot stand is gekomen door de diepgaande gevolgen van grote aardbevingen in een subductiezone. Dit gebeurt nog steeds, meest recentelijk in november 2016, toen de aardbeving in Kaikoura met een kracht van 7,8 enorme aardverschuivingen en puinlawines veroorzaakte die naar diep water stroomden.
We hebben het oudste bewijs van deze aardbevingen gevonden, verborgen in het hoogveld van zuidelijk Afrika.
De sleutel tot andere mysteries
Ons werk heeft mogelijk ook andere mysteries ontsluierd, omdat subductiezones ook in verband worden gebracht met explosieve vulkaanuitbarstingen.
In januari 2022 barstte de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai-vulkaan in Tonga uit met de energie van een atoombom van 60 megaton, waardoor een enorme aswolk de ruimte in werd gestuurd. Gedurende de volgende 11 uur flitsten meer dan 200.000 blikseminslagen door deze wolk.
In hetzelfde vulkanische gebied barsten onderwatervulkanen een uiterst zeldzaam type lava uit, genaamd boniniet. Dit is het meest moderne voorbeeld van een lava die veel voorkwam op de vroege aarde.
De enorme hoeveelheden vulkanische as die in de Barberton Greenstone Belt worden aangetroffen, kunnen een oud verslag zijn van soortgelijk vulkanisch geweld. Misschien creëerden de daarmee samenhangende blikseminslagen de smeltkroes voor het leven waarin de fundamentele organische moleculen werden gesmeed.
Diep verborgen in de zuidwestelijke Stille Oceaan zijn echo's te vinden van onze planeet, niet lang nadat deze ontstond. Ze bieden onverwachte aanwijzingen over de oorsprong van de wereld die we vandaag de dag kennen, en mogelijk over het leven zelf. De sleutel daartoe blijkt de subductie van tektonische platen te zijn.