Vulkanen

Vulkanen bedolven de aarde onder kwik

De continenten rukten zich los van elkaar en er werd zo’n 40 miljoen ton kwik over de planeet uitgestort. Nu hebben onderzoekers ontdekt hoe deze gifstof de ecosystemen van het Trias verwoestte – en zo’n ramp dreigt weer te gebeuren.

De continenten rukten zich los van elkaar en er werd zo’n 40 miljoen ton kwik over de planeet uitgestort. Nu hebben onderzoekers ontdekt hoe deze gifstof de ecosystemen van het Trias verwoestte – en zo’n ramp dreigt weer te gebeuren.

Shutterstock

Geoloog Tamsin Mather zet de laatste stappen naar de top van de met as bedekte flanken van de vulkaan en staat voor een enorme krater.

Ze bevindt zich 3000 meter boven zeeniveau en kijkt neer op de grootste krater van de Italiaanse Etna, een van de actiefste vulkanen ter wereld.

Slechts twee jaar eerder is deze kant van de vulkaan door een enorme uitbarsting meters verschoven, en Mather kijkt nerveus in de diepe krater terwijl ze voorzichtig haar kwetsbare meetapparatuur pakt.

Plots verdwijnt de zon en wordt ze gehuld in een dikke, koude mist van vulkanische gassen.

Vulkanen

Een gasmasker is onontbeerlijk als geoloog Tamsin Mather de giftigste gassen van vulkanen meet.

© David Pyle

De zwavelgassen branden op haar huid en Mather huivert even, maar ze heeft dat waarvoor ze kwam. Haar apparatuur zuigt de nevel op en vangt een van de dodelijkste ingrediënten van de gassen: kwik uit het binnenste van de aarde.

Uit de metingen blijkt dat de Etna in een rustig jaar 5,4 ton kwik uitstoot – 10 keer meer dan gedacht en waarschijnlijk genoeg om invloed te hebben op de flora en fauna rond de vulkaan.

Maar Mather is nog niet klaar. Haar onderzoek brengt haar naar een oeroude wereld, waar enorme vulkanen niet alleen hun omgeving, maar de hele planeet onder kwik bedolven. Een giftige hel, die het DNA van planten en dieren aantastte – en die binnenkort weer realiteit kan worden.

Lava bedekt vier continenten

2,4 miljoen kubieke kilometer lava en 2,3 biljoen ton zwavel. 201 miljoen jaar geleden, aan het einde van het Trias, brak het toen enige continent op aarde, Pangea, in tweeën. Het resultaat was een van de vulkanisch meest actieve perioden op aarde ooit.

De atmosfeer werd volgepompt met vulkanische gassen en de lava breidde zich uit. De resten ervan bedekken nu een gebied van 10 miljoen vierkante kilometer verdeeld over vier continenten.

Vulkanen

© Shutterstock & Lasse Lund-Andersen

Supercontinent werd opgebroken

In het Trias, 252-201 miljoen jaar geleden, waren alle continenten verenigd in één supercontinent: Pangea. Tegen het einde van het Trias maakten Zuid-Amerika en Afrika zich geleidelijk los van Noord-Amerika. Dat betekende waarschijnlijk dat er een lange rift tussen de aanstaande continenten werd gevormd, vergelijkbaar met de huidige Grote Slenk in Oost-Afrika. In het dal was de korst van Pangea dun en kwam het onderliggende hete magma dichter bij de oppervlakte. Uiteindelijk brak het magma erdoorheen, waarna er zeker 600.000 jaar lange hevige vulkanische activiteit was.

Toen de ramp na honderdduizenden jaren afnam, was zo’n 75 procent van de soorten op aarde uitgestorven, waaronder enkele verwanten van de krokodil, die het land in de 50 miljoen jaar daarvoor hadden gedomineerd. Hun verdwijning baande de weg voor de dinosaurussen, die in de 135 miljoen jaar zouden heersen op aarde.

Door de omvang van de vulkanische activiteit in het Trias vermoedde Tamsin Mather dat er veel kwik werd uitgestoten.

700 ton kwik stoten de huidige vulkanen per jaar samen uit.

In 2017 verzamelden zij en haar collega’s op zes plekken op aarde monsters uit oeroude aardlagen. Meerdere plekken lagen duizenden kilometers van de vulkanen uit het Trias. De analyses lieten zien dat het hele aardoppervlak 201 miljoen jaar geleden werd bedekt door een grote hoeveelheid kwik.

Als de vulkanische gassen destijds evenveel kwik bevatten als Mather aantrof in de damp uit de Etna, werd de aarde vermoedelijk bedekt door circa 40 miljoen ton kwik – bijna 60.000 keer zo veel als de totale jaarlijkse uitstoot van alle huidige vulkanen.

Kwik liet planten muteren

Mathers onderzoek inspireerde in 2019 een internationaal onderzoeksteam onder leiding van geoloog Sofie Lindström ertoe te onderzoeken hoe de enorme kwikuitstoot in het Trias het leven op aarde heeft beïnvloed.

Lindström en haar collega’s verzamelden fossiele varensporen uit 201 miljoen jaar oude aardlagen in Duitsland en Denemarken. De sporen bevatten de geslachtscellen van de varens, en aan hun vorm kun je zien of de planten bijvoorbeeld zijn blootgesteld aan gifstoffen.

Bij een gezonde plant is slechts 3-5 procent van de sporen misvormd, maar bij de fossiele sporen bleek dit tot wel 56 procent te zijn.

Het percentage misvormde sporen hing nauw samen met de hoeveelheid kwik in de aardlagen, en de onderzoekers concludeerden dat het kwik, dat DNA kan aantasten, een ernstig effect had op de planten.

Vulkanen

Een groot deel van de fossiele varensporen uit het Trias was gemuteerd (rode pijlen) als gevolg van het kwik.

© S. Lindström et al.

Volgens Lindström en haar collega’s zijn varens relatief weerbaar tegen gifstoffen en zijn andere planten mogelijk zwaarder getroffen.

Door de schadelijke effecten van kwik op volwassen planten en de geslachtscellen daarvan, stond het plantenleven wereldwijd waarschijnlijk sterk onder druk.

Tegelijk zorgden kooldioxide en zwaveldioxide uit de vulkanen voor opwarming van de aarde en zure regen, wat uiteindelijk tot gevolg had dat de ecosystemen van het Trias instortten.

Ramp herhaalt zich

De onderzoekers hebben zich tot nu toe gericht op de effecten van het kwik uit het Trias op planten, maar ze weten dat ook dieren zwaar getroffen zijn.

Dat weten ze uit onderzoek van de wereld van nu, waarin de mens tot 3000 ton kwik per jaar uitstoot – voornamelijk door goudmijnbouw, verbranding van kolen en de productie van metalen en cement.

Kwik hoopt zich boven in de voedselketen op en kan bij volwassen dieren het zenuwstelsel en de hormoonbalans aantasten en bij jongen geboortedefecten veroorzaken.

Voor bepaalde vogelsoorten betekent dit waarschijnlijk dat het jaarlijkse aantal jongen dat uitvliegt wordt gehalveerd.

Vulkanen

Kwik verandert het paar- en ouderschapsgedrag, verlaagt het aantal jongen en verkleint de kans op een succesvolle jacht bij vogels, o.a. bij de Noord-Amerikaanse witte ibis.

© Shutterstock

Ook mensen komen er niet zonder kleerscheuren af. Naar schatting van het Amerikaanse milieuagentschap EPA worden door kwik in de VS elk jaar 75.000 kinderen met defecten in het zenuwstelsel geboren die later in het leven problemen geven.

De dieren in het Trias werden op dezelfde manier getroffen, en de consequentie was uiteindelijk massale uitroeiing.

Onderzoekers als Tamsin Mather proberen nog een kwikramp te voorkomen. In 2013 speelde Mather een centrale rol bij de uitwerking van het Minimataverdrag van de VN, om de mondiale uitstoot van kwik te verlagen.

Op de lange termijn – over miljoenen jaren – is een herhaling van de ramp uit het Trias waarschijnlijk onvermijdelijk.

Volgens sommige onderzoeken is Azië op weg om in tweeën te breken, van Pakistan in het zuiden tot Noordoost-Siberië in het noorden. Als dat gebeurt, kan de aarde weer in een vulkanische hel belanden, die het leven bedelft onder kwik.

VIDEO: Bekijk de wereldkaart van de toekomst volgens de wetenschap