Je gezicht ziet er goed uit. Geloof me. Maar als je inzoomt en een time-lapse neemt, zie je een landschap in beweging: uitbarstende rits, zich vormen van poriënkraters, uit elkaar rekkende huidranden en pletten samen terwijl je glimlacht en frons. Evenzo kan de aarde buiten je raam stil lijken. Maar dat komt omdat je kijkt naar een klein stukje tijd en ruimte. Vergroot je zicht en je ziet platen verschuiven, aardbevingen rimpelen en vulkanen barsten langs tektonische grenzen. De wereld knapt, kraakt en scheurt uiteen. Niets blijft hetzelfde.
gerelateerde inhoud
- Hoe vulkanen ecosystemen hervormen
- Chaos voorspellen: nieuwe sensoren snuiven vulkanische uitbarstingen weg voordat ze zich voordoen
Om deze dynamische patronen te illustreren, heeft het Smithsonian Institution's Global Volcanism Program, gehost in het National Museum of Natural History, een time-lapse-animatie gemaakt van 's werelds aardbevingen, uitbarstingen en emissies sinds 1960. Op basis van de eerste gecompileerde database van dating van zwavelemissies tot 1978 laten de animaties zien hoe de schijnbaar willekeurige activiteit van vulkanen en aardbevingen in de loop van de tijd consistente mondiale patronen vormen. Inzicht in die patronen geeft onderzoekers inzicht in hoe deze dramatische gebeurtenissen zijn verweven met de innerlijke werking van onze planeet.
Aardbevingen en vulkanen kunnen beelden oproepen van wijdverspreide vernietiging. Maar voor degenen die de diepste gebieden van de aarde bestuderen, zoals Elizabeth Cottrell, een onderzoeksgeoloog aan het Smithsonian's National Museum of Natural History en directeur van het Global Volcanism Program, zijn vulkanen ook 'vensters naar het interieur'. Hun activiteit en emissies geven een voorproefje van wat erin zit, waardoor onderzoekers de samenstelling en geschiedenis van de kern van de planeet kunnen ontwarren. Dat is cruciaal, omdat we nog steeds niet precies weten waar de binnenkant van onze planeet van is gemaakt. We moeten het interieur begrijpen als we de wereldwijde koolstofcyclus, de chemische flux die het verleden en de toekomst van onze planeet beïnvloedt, moeten ontwarren.
We weten veel over koolstof, het element dat de chemische ruggengraat van het leven vormt, in onze aardkorst en oceanen. We weten er veel minder over in de kern en mantel van de aarde. Het is tot nu toe een uitdaging gebleken om de aardmantel te proeven, die zich tot 1.800 mijl onder het oppervlak uitstrekt. Dit betekent dat het binnenste van de aarde een enorme - en mysterieuze - rol speelt in de wereldwijde koolstofcyclus. Het interieur bevat misschien 90 procent van de koolstof op onze planeet, gebonden in pure vormen zoals grafiet of diamanten. Het verzamelen van de bewegingen van deze ongrijpbare diep-aarde koolstof wordt "een van de meest irritante problemen" genoemd in onze zoektocht om de wereldwijde koolstofcyclus te begrijpen.
Gelukkig hebben we vulkanen. Als planetaire geoloog beschouwt Cottrell deze magma-makers als een 'monsterafgiftesysteem' dat ons een kijkje in de kern van de planeet geeft. "Aardbevingen en uitbarstingen zijn de hartslag van de planeet", zegt ze. De uitstoot van deze gebeurtenissen, die het wereldwijde klimaat hebben beïnvloed, is de ademhaling van de planeet. (Wereldwijd geven vulkanen ongeveer 180 tot 440 miljoen ton koolstofdioxide af.) Door de chemie van lava en de samenstelling van vulkanische gassen te bestuderen, kunnen Cottrell en anderen een idee krijgen van wat erin zit - zoals het bestuderen van menselijke boeren om erachter te komen wat erin zit jouw maag.
Vulkanen bruisen meestal over waterdamp in de vorm van stoom, samen met koolstofdioxide en wat zwavel (daarentegen ademen mensen ongeveer 16 procent zuurstof, 4 procent CO2 en 79 procent stikstof uit). Inzicht in de "normale" niveaus van deze vulkaanemissies zou wetenschappers helpen bepalen wat de basislijn is - en dus hoe ingrijpend menselijke activiteit deze beïnvloedt. Toch is het lastig om die uitstoot te verminderen. Het verzamelen van vulkanisch gas is ronduit gevaarlijk en vereist dat onderzoekers dichtbij en persoonlijk op hete, onder druk staande emissies komen. Wanneer het uit de mantel barst, is gesmolten lava een schroeiende 1000 tot 1300 graden Celsius.
Geen wonder dat wetenschappers liever gashandtekeningen in de atmosfeer lezen met behulp van satellieten vanuit de ruimte. Helaas heeft die techniek ook problemen. In de afgelopen drie eeuwen hebben antropogene emissies van bronnen zoals de bio-industrie en het verbranden van fossiele brandstoffen de emissies van vulkanen drastisch ingehaald - wat betekent dat vulkanisch CO2 verloren gaat in het achtergrondgeluid. Als oplossing gebruiken wetenschappers zwavel, wat gemakkelijker vanuit de ruimte te meten is, als een proxy voor koolstof. In het afgelopen decennium hebben technologische vooruitgang ons ook in staat gesteld om sommige van deze emissies te scheiden.
"Wereldwijde satellietmonitoring van vulkanen zal ons begrip van gasstromen van het binnenste van de aarde de komende tien jaar transformeren", zegt Cottrell, die samen met Michigan Tech-onderzoeker Simon Carn en datamanager Ed Venzke heeft gewerkt om vulkanische emissies op te nemen in het Smithsonian database sinds 2012.
In de bovenstaande visualisatie zie je aardbevingen en vulkaanuitbarstingen niet alleen als individuele gebeurtenissen, maar als indicatoren van die regio's van waanzinnige activiteit in de aardkorst waar platen tegen elkaar duwen en worden verscheurd. De sleutel is tijdschaal. Door uit te zoomen naar de afgelopen 50 jaar, kun je zien dat vulkanen niet alleen catastrofale blips zijn, maar een vast patroon: de levende hartslag van een dynamische planeet. "Als we op een lang tijdsschema kijken, zien we de constante polsslag van de planeet", zegt Cottrell, die aanbeveelt om de animatie met het geluid aan te kijken om het volledige effect te krijgen. Het is een "constante niet aflatende beat onderbroken door periodes van hoge en lage activiteit."
Zoom opnieuw in en je kunt zien hoe vulkanen ons allemaal op een heel persoonlijk niveau met elkaar verbinden. Elke keer dat je ademt, inhaleer je vulkanisch gas, dat zich snel mengt met de atmosfeer en diffundeert. Door te weten wanneer en waar recente vulkaanuitbarstingen hebben plaatsgevonden, kun je zelfs de vulkaan identificeren die je laatste inhalatie op smaak heeft gebracht. Dat is intiem.
Meer informatie over dit onderzoek en meer op het Deep Carbon Observatory.
