Meteoriet

Steentijdmens zat te blauwbekken na meteorietinslag

Een meteoriet met een diameter van 1,5 kilometer stort neer op Groenland met een kracht als van 700 atoombommen. Uit de vondst van een enorme krater blijkt nu dat de mens in de steentijd daardoor mogelijk duizend jaar lang in de kou zat.

Jefferson Beck/GSFC/NASA

Een rotsblok van een kilometer groot schiet geruisloos door de ruimte – ver van zijn ontstaansplek tussen Mars en Jupiter. Het eerste contact met de atmosfeer van de aarde vertraagt de meteoriet en de zwaartekracht stuurt hem langzaam op de blauwgroene globe af.

Vóór de ongenode kosmische gast uit stijgen de druk en de temperatuur pijlsnel door de botsing met de lucht, en ten slotte is het rotsblok gehuld in een mantel van gloeiend plasma, terwijl het met 60.000 kilometer per uur op de met ijs bedekte noordpool stort.

De botsing tussen de hemellichamen veroorzaakt een explosie als van 47.000 bommen op Hiroshima en alles in een straal van 20 kilometer verandert op slag in gloeiend stof en gas.

De inslag had een kracht als van 700 atoombommen van 1 megaton of 47.000 keer de bom op Hiroshima.

© Jefferson Beck/GSFC/NASA

Het klinkt als het begin – of het einde – van een rampenfilm. Maar de ramp is reëel en onze voorouders hebben dit slechts zo’n 13.000 jaar geleden meegemaakt. Dit blijkt uit een nieuwe vondst van een gigantische meteorietkrater onder het Groenlandse ijs.

En onderzoeken wijzen uit dat de meteoriet niet alleen ijskap en aardkorst verbrijzelde, maar ook duizend jaar kou teweegbracht – een drastische klimaatverandering die hele volkeren vernietigde en de geschiedenis van de mensheid veranderde.

Radar vindt een enorme kuil

Er zijn zo’n 180 meteorietkraters bekend in alle soorten en maten en op elk continent.

Het indrukwekkendst is de Vredefortkrater, die ontstond toen een hemellichaam met een diameter van 12 kilometer 2 miljard jaar geleden insloeg in wat nu Zuid-Afrika is. 14.000 kubieke kilometer gesteente smolt onmiddellijk en materiaal werd helemaal naar onder meer Scandinavië geslingerd, op 2500 kilometer afstand.

Op dat moment werd de aarde door eencellige organismen bewoond en vermoedelijk doorstonden de simpele ecosystemen de ramp zonder al te grote verliezen.

Een dergelijke gebeurtenis zou vandaag de dag echter heel veel leven op aarde uitroeien – wanneer de atmosfeer vol stof komt te zitten, wordt het zonlicht wel tientallen jaren geblokkeerd en keldert de gemiddelde temperatuur van de huidige 15 °C tot een eind onder het vriespunt.

700 atoombommen van 1 megaton – zo veel energie had de inslag in Groenland.

Gelukkig is de aarde niet meer getroffen door een meteoriet van dat kaliber sinds een rotsblok met een diameter van 10 kilometer de dinosauriërs zo’n 65 miljoen jaar geleden uitroeide.

Maar het risico op een rampzalige inslag is altijd aanwezig, dus voor geologen is het belangrijk zo veel mogelijk kraters te vinden en te onderzoeken. Alleen zo valt in kaart te brengen wat voor effecten inslagen hebben en hoe vaak ze voorkomen.

Daarom waren wetenschappers ook zo enthousiast toen ze in 2015 het vermoeden kregen van een grote, nog onbekende krater onder het 1000 meter dikke landijs in het noordwesten van Groenland.

Toen ze de radarmetingen die NASA in 20 jaar tijd had vergaard, naast elkaar legden, kwam er een komvormige kuil in het bodemgesteente met een diameter van wel 31 kilometer aan het licht. Een radar kan door het ijs kijken naar het landschap daaronder.

Meteoriet

In het noordwesten van Groenland vonden vliegtuigen met radar een krater van 31 kilometer doorsnee en ruim 300 meter diepte, onder een kilometer ijs.

© Kurt Kjær et al./Science

Maar voordat het team onder leiding van de Deense geoloog en hoogleraar Kurt Kjær er zeker van kon zijn dat de kuil een krater was, moest er nog nader onderzoek worden verricht.

Daarom gingen de wetenschappers in 2016 naar Groenland om sporen op de kust voor de krater te zoeken, terwijl het onderzoeksvliegtuig Polar 6 van het Alfred Wegener-instituut met een nieuwe radar nog nauwkeuriger metingen verrichtte.

Goud duidt op een meteoriet

Op de grote smeltwatervlakte voor het ijs op Groenland speurden de onderzoekers naar meer tekenen van de verborgen krater, de Hiawathakrater geheten, in een gletsjer.

En ze vonden precies waar ze voor kwamen. Aan de monsters van zand en grind die door het smeltende ijs vanuit de gletsjer vervoerd waren, zagen de geologen duidelijk dat er een meteoriet in het spel was.

De kleine zandkorrels van kwarts hadden onder een extreme druk gestaan. Met de microscoop zagen de onderzoekers kleine barstjes in de mineralen, en door die te vergelijken met monsters van andere kraters werd duidelijk dat een meteoriet de verklaring moest zijn.

Kapotte zandkorrels duiden op inslag

Radargolven brachten onderzoekers op het spoor van een gigantische krater. Steile rotsen, goud en gebarsten zandkorrels vormen het definitieve bewijs van de hevige meteorietinslag.

Meteoriet

Radars brengen het landschap onder het ijs in kaart

Radargolven vanuit een vliegtuig dringen door het ijs maar ketsen af op de rotsen eronder. Door te meten hoe lang de golven erover doen om terug te keren naar het vliegtuig, zijn hoogteverschillen onder het ijs in kaart te brengen.

Meteoriet

Steile hellingen zijn sporen van een inslag

De onderzoekers maten de helling van de rotsen langs de rand van de krater, waaruit blijkt dat die naar het midden van een groot gat wijzen. Dit duidt erop dat de krater ontstaan is door een hevige gebeurtenis, en niet door erosie.

Meteoriet

Zeldzame grondstoffen zijn de restanten van een meteoriet

Grind werd gemalen en geanalyseerd. Materiaal dat van onder de gletsjer kwam, bevatte hoge gehaltes van goud, nikkel en kobalt – elementen die in ijzermeteorieten zitten, maar niet in het overige gesteente in dit gebied.

Meteoriet

Barsten in zandkorrels duiden op een krachtige explosie

De onderzoekers vonden barstjes in zandkorrels die in het smeltwater uit de krater zaten. De barstjes zijn een teken van een korte, maar zeer hevige druk, die we alleen kennen van meteorietinslagen en atoombommen.

Verhoogde voorkomsten van zeldzame grondstoffen als goud, nikkel en kobalt in de mineralen duidden ook op een krater onder het ijs, maar ze vertellen nog een verhaal: dat er sprake was van een ijzermeteoriet.

IJzermeteorieten bestaan vrijwel alleen uit ijzer en ijzer-nikkellegeringen, en houden het tijdens hun val door de atmosfeer veel beter uit dan rotsmeteorieten, die meestal uit elkaar knallen en verbranden.

Daarom vormen ijzermeteorieten 90 procent van alle grote meteorieten die op aarde gevonden zijn, al komen ze nog zo zelden langs.

Meteoriet

Geoloog Kurt Kjær neemt bij de krater bodemmonsters om meer bewijzen voor de inslag te verzamelen.

© Kurt Kjær/University of Copenhagen

De ontdekking dat ook de Hiawatha­meteoriet van het ijzertype is, lost wellicht het raadsel van twee enorme en een groot aantal kleinere ijzermeteorieten op die de laatste eeuwen in het noordwesten van Groenland opdoken, zo’n 300 kilometer ten zuiden van de Hiawatha.

De grootste is de ruim 30 ton zware Ahnighito, gevonden in 1894. Die op twee na grootste ijzermeteoriet op aarde is te zien in het American Museum of Natural History in New York. De tweede grote is Agpalilik van 20 ton, die in 1963 is gevonden en nu te zien is op het plein voor het geologisch museum in Kopenhagen in Denemarken.

De twee meteorieten zijn van hetzelfde ijzertype en mogelijk stammen ze van de Hiawathameteoriet. Want iets anders zou statistisch onwaarschijnlijk zijn.

Meteoriet

De onderzoekers hebben mogelijk al resten van de grote meteoriet gevonden, zoals dit brokstuk, Agpalilik geheten.

© Carsten Brandt/Getty Images

Met de overweldigende bewijzen van de radar, mineralen en andere onderzoeken – en wellicht dus resten van de meteoriet zelf – is het extra interessant om te bepalen van wanneer de inslag is. En dat is een uitdaging van formaat, want er is geen directe manier om de meteoriet te dateren.

Radarmetingen wijzen echter uit dat de krater nog intact is, met steile wanden en de hobbel in het midden die voor een jonge krater zo kenmerkend is. Omdat ijs oneffenheden snel wegschuurt, is de krater hoogstens 3 miljoen jaar oud en vermoedelijk nog geen miljoen jaar.

Daarnaast bleek uit radaronderzoek dat het oudste ijs in de krater jong is in verhouding tot het ijs op andere plekken in Groenland, en dat het korte tijd voor het einde van de laatste ijstijd, zo’n 11.500 jaar geleden, zwaar te lijden had.

De resultaten wijzen uit dat de krater een van de grootste raadsels van het klimaatonderzoek oplost.

Inslag verklaart extreme kou

Toen de aarde 12.850 jaar geleden op weg uit de laatste ijstijd was, sloeg de temperatuur plotseling om en kreeg de wereld 1300 jaar kou te verduren.

De zeecirculatie stokte, de grote gletsjers in Noord-Amerika, Siberië en Scandinavië smolten niet langer bij de polen en groeiden zelfs iets, en de opkomende bossen in onder meer zuidelijk Scandinavië werden weer afgelost door toendra.

De oorzaak van die kentering was niet bekend, maar nu denken de onderzoekers die de Hiawathakrater hebben ontdekt dat hun enorme meteoriet de dader kan zijn. De grote gevolgen van de inslag konden precies de kettingreactie op gang brengen waardoor grote delen van de aarde uiteindelijk zijn afgekoeld.

Meteoriet maakt een eind aan lente op aarde

De ijstijd was bijna ten einde en het was lekker weer – ongeveer zoals nu. Maar toen sloeg de ramp toe. Een enorme meteoriet liet honderden kubieke kilometers ijs smelten, sloot de warme zeestromen af en bracht ijzige kou mee.

Meteoriet treft Groenland

Een 11 miljard ton zware ijzermeteoriet met een diameter van circa 1,5 kilometer slaat een 7 kilometer diep gat in de aardkorst in het noordwesten van Groenland. Het gat kennen we nu als de Hiawathakrater.

IJs smelt en stof blokkeert het zonlicht

De inslag verpulvert 20 kubieke kilometer gesteente en smelt honderden kubieke kilometers ijs. Stof blokkeert het zonlicht, en doordat Groenlands smeltwater in zee stroomt, kunnen zeestromen vanaf de evenaar geen warmte meer aanvoeren.

Temperatuur daalt

Overal op aarde leidt de inslag tot een 1300 jaar durende afkoeling. In de tropische zee ten noorden van Chili daalt de temperatuur 3 à 4 °C.

Zeestijging remt af

Als de grote ijskappen in het noorden na de ijstijd begint te smelten, stijgt het zeeniveau. Daar komt abrupt een einde aan doordat de temperatuur keldert.

Poolfront schuift op

Het poolfront, het grensgebied tussen de polaire en gematigde luchtmassa, trekt duizenden ki­lo­me­ters naar het zuiden en stuurt koude, vochtige lucht naar Europa.

Wetenschappers hebben aangetoond dat de afkoeling – bekend als de jonge dryaskou – met een nog ongekende snelheid toesloeg.

In 2009 onderzocht de Canadese geoloog William Patterson samen met zijn collega’s boorkernen van een Ierse meerbodem, waarbij ze ontdekten dat het ecosysteem daar in enkele maanden instortte toen de jonge dryaskou inviel. Het effect op het klimaat was dat het plotseling een aantal graden kouder werd.

Het tempo van de klimaatverandering onderbouwt het idee dat de oorzaak van het jonge dryas geen natuurlijke schommeling was, want die zou een aanloop nemen, maar een rampzalige gebeurtenis die de aarde in recordtempo weer in de ijskast stopte.

Ook onderzoeken van boringen in het ijs van Groenland wijzen uit dat de klimaatverandering zich in hooguit drie jaar voltrok.

Meteoriet

Geologen vinden nog een krater onder het ijs

Een paar maanden na de bekendmaking van de Hiawathakrater (nummer 1 op de illustratie) vond een andere onderzoeksgroep (nummer 2 op de illustratie) 180 kilometer ten zuidoosten van de Hiawatha nog een mogelijke meteorietkrater, die waarschijnlijk ouder is.

Een grote meteorietinslag kan de plotse afkoeling om meerdere redenen verklaren.

Een inslag van die orde van grootte en op die geografische locatie zou de atmosfeer ten eerste met stof, as en piepkleine vervuilde druppels water vullen, die het zonlicht en de warmte wel tien jaar zouden kunnen weren.

De temperatuur zou dalen doordat er een tijdlang meer energie van de aarde naar de ruimte zou vliegen dan de zon kon leveren.

1500 gigaton ijs smolt volgens de onderzoekers als gevolg van de Groenlandse inslag.

Ten tweede zou de hitte van de inslag enorme hoeveelheden smeltwater hebben veroorzaakt, die vanaf het landijs naar de Atlantische Oceaan gestroomd zouden zijn. Hier had het een licht zoetwaterdeksel op het zware zoute water gevormd.

Het deksel zou de zeecirculatie remmen en daarmee een halt toeroepen aan het transport van warm water vanaf de evenaar naar het noorden, zoals we nu kennen van onder andere de Golfstroom.

Al met al daalde de temperatuur op aarde tijdens de jonge dryas 3 tot 4 °C, wat te merken was voor de bevolking van Europa en Noord-Amerika.

Kou roeit compleet volk uit

Toen de jonge dryas na 1300 jaar eindelijk ten einde was, kon het holoceen, de huidige warme periode, toeslaan.

Het klimaat werd ineens veel stabieler, wat het bebouwen van de grond mogelijk maakte. Daarop volgden de eerste voorzichtige pogingen tot landbouw en vaste nederzettingen, zoals die circa 11.500 jaar geleden vrijwel tegelijkertijd ontstonden in het Midden-Oosten, China, Mexico en Peru.

Zonder de jonge dryaskou zou de landbouw misschien 1000 jaar eerder zijn ontstaan en zouden beschavingen nu technologisch veel verder zijn. De plotselinge kou had daarbij enkele veel concretere gevolgen.

Het begin van de jonge dryas valt samen met de instorting van het zogeheten Clovisvolk, dat een van de vroegste volken was in Noord-Amerika – mogelijk doordat de kou fataal werd voor een groot aantal dieren waarvan het Clovisvolk leefde.

Meteoriet

In een groot deel van Noord-Amerika zijn pijlpunten van de Clovis-cultuur gevonden.

© Bill Whittaker

De ontdekking van de Hiawathakrater en zijn verband met de jonge dryas geeft de onderzoekers een nog ongekend inzicht in de manier waarop een meteorietinslag de mens kan beïnvloeden – en herinnert ons eraan welke gevolgen het huidige smelten van Antarctica kan krijgen.

Verder denken de onderzoekers door de ouderdom van de krater dat grote meteorietinslagen wellicht vaker voorkomen dan gedacht.

Onderzoek in de zomer van 2019 moet de krater zijn laatste raadsels ontfutselen.

Meteoriet
De onderzoekers willen graag in de krater boren. In Antarctica wordt nu een techniek getest die dat kan.

Boringen geven de ouderdom aan

Nieuw onderzoek van de krater en gedetailleerde computersimulaties van de inslag moeten uitwijzen of de meteoriet de oorzaak was van de 1300 jaar lange koude tijd.

  • Meteor

    Computersimulatie voert de ramp opnieuw uit

    Het plan: Alle kennis over de inslag wordt ingevoerd in een computermodel, dat daarna een aantal mogelijke varianten van de inslag simuleert.

    Status: Is uitgevoerd.

    Prijs: 13.000 euro

    Leerpunt: De simulatie laat zien dat het ijs de inslag zelf niet remde, maar wel bepaalde waar de resten van de meteoriet neerkwamen. Daardoor weten de onderzoekers waar ze moeten zoeken.

  • Meteor

    Uitkammen van de kust doet de rest

    Het plan: De onderzoekers hebben het gebied voor de Hiawathagletsjer uitgekamd op zoek naar materiaal dat werd weggeslingerd bij de inslag en misschien de overblijfselen van de meteoriet zelf.

    Status: Uitvoering zomer 2019.

    Prijs: 135.000 euro.

    Leerpunt: Aan brokstukken valt de ouderdom van de meteoriet af te lezen. Uit analyses zal blijken of al gevonden stukken ook van die meteoriet zijn.

  • Meteor

    Meting van zwaartekracht brengt de inslag in kaart

    Het plan: Een vliegtuig vliegt kriskras over de krater, waarbij de gravimeter aan boord de sterkte van het zwaartekrachtveld van de aarde meet.

    Status: Uitvoering zomer 2019.

    Prijs: 135.000 euro.

    Leerpunt: Een ijzeren meteoriet creëert een veel sterker gravitatieveld dan ijs of gewoon bodemgesteente. Zo kunnen wetenschappers inslagmateriaal onder het ijs in kaart brengen.

  • Meteor

    Diepe boring geeft precieze leeftijd van krater prijs

    Het plan: Een ijsboor boort helemaal tot op het bodemgesteente en neemt monsters van ijs en bodem, inclusief sporen van de meteoriet.

    Status: Nog niet gepland.

    Prijs: 1,5 miljoen euro.

    Leerpunt: IJsmonsters kunnen de inslag dateren, terwijl gesteentemonsters meer directe en gedetailleerde informatie over de meteoriet en de inslag kunnen geven.

Lees ook:

Aarde

Onderzoekers: Gat in ozonlaag bereikt mogelijk kleinste omvang in 31 jaar

6 minuten
Eclipse på færøerne - 9.10
Zonsverduistering

Grootse ervaring ondanks bewolkt weer

0 minuten
Meteoor

Vuurbal uit de ruimte verlicht Groenland

2 minuten

Log in

Fout: Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
ToonVerberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!