Zestien jaar geleden introduceerde een paar wetenschappers een nieuw woord dat de geologische tijdlijn zou doen schudden: het antropoceen. Ook bekend als de "Age of Humans", werd het idee voor het eerst genoemd in een wetenschappelijke nieuwsbrief door Nobelprijswinnende, atmosferische chemicus Paul Crutzen en de beroemde bioloog Eugene Stoermer. Het duo somde de vele effecten van menselijke activiteiten op de planeet op, met een overzicht van door mensen veroorzaakte koolstof- en zwavelemissies, de wereldwijde afvoer van stikstofmeststoffen, het uitsterven van soorten en de vernietiging van kusthabitats.
gerelateerde inhoud
- Hoe angst voor mensen kan rimpelen door voedselwebben en landschappen opnieuw kan vormen
Gezien deze enorme veranderingen verklaarden ze het Holoceen (ons huidige 11.000 jaar oude geologische tijdperk) voorbij. De aarde was een nieuw geologisch tijdperk ingegaan, zeiden ze. Deze week komen wetenschappers bijeen om hun bewijs van dit nieuwe hoofdstuk van de geologische tijd te presenteren aan het International Geological Congress in Kaapstad, Zuid-Afrika.
Sinds de introductie is het Anthropoceen-concept door de wetenschappen en de geesteswetenschappen heen resoneren. Het heeft mensen gedwongen te confronteren hoe onze soort in zo weinig tijd het klimaat, de landschappen, de natuur en de geologie van de aarde onomkeerbaar heeft getransformeerd.
"Veel mensen gebruiken [de term] omdat het in een woord en een idee de totale schaal en omvang samenvat van hoe het systeem van de aarde verandert door mensen, " zegt Jan Zalasiewicz, een geoloog van de Universiteit van Leicester die de geschiedenis van de aarde samenvoegt fossielen gebruiken.
Terwijl hij het idee van het Antropoceen zag groeien, vroeg hij zich af of er enige geologische waarheid in zat. Kunnen de bodems en sedimenten van vandaag verschillen van die in het Holoceen? Zijn ze duidelijk genoeg om een nieuw geologisch tijdperk te noemen?
"Het belangrijkste is dat het aardesysteem verandert", zegt Zalasiewicz. "Vanuit het oogpunt van de geologie maakt het niet uit of het mensen zijn die het veroorzaken, of dat het een meteoriet is, buitenaardse wezens uit de ruimte of zelfs de verandering van mijn kat op de planeet."
In 2008 verzamelde hij een groep geologen en samen publiceerden ze een lijst met mogelijke geologische tekenen van menselijke impact in GSAToday, het tijdschrift voor de Geological Society of America. De groep concludeerde dat het antropoceen "geologisch redelijk" is en verder onderzoek rechtvaardigde.
Maar het verklaren van een nieuw geologisch tijdperk is geen kleine taak. De officiële opname van het antropoceen zou een belangrijke herziening van de geologische tijdschaal zijn - de kolossale tijdkalender die de geschiedenis van de 4, 6 miljard jaar van de aarde in hoofdstukken verdeelt. De grenzen tussen elk van deze hoofdstukken worden gekenmerkt door verschuivingen in de samenstelling van gletsjerijs, boomringen, koraalgroeibanden, zeebodem en meersedimenten tussen andere gelaagde geologische formaties, die consequent over de hele wereld worden gevonden. "Al deze lagen bevatten signalen in zichzelf, die het leven en de tijden om hen heen weerspiegelen, de chemische, biologische en fysische signalen, " zegt Zalasiewicz. Als de rotsen zijn veranderd, moet de wereld ook zijn veranderd.
Misschien wel de meest bekende grens is die tussen de Mesozoïsche en Cenozoïsche - ook bekend als de Krijt-Paleogene of K / Pg-grens en vroeger als de KT-grens. Ongeveer 66 miljoen jaar geleden trof een asteroïde de aarde en doodde de niet-aviaire dinosaurussen. Omdat kometen en asteroïden rijk zijn aan het element iridium, en het is zeldzaam op aarde, markeert een fijne laag iridium deze gebeurtenis in het geologische record over de hele wereld. Op elk continent vinden paleontologen fossielen van grote dinosaurussen en bepaalde plankton-soorten onder die streep iridium; daarboven vinden ze een aparte reeks plankton en geen sporen van niet-aviaire dinosaurusfossielen. De iridiumlaag scheidt het Mesozoïcum, het met dinosauriërs gevulde tijdperk van het leven, van het Cenozoïcum, toen zoogdieren het overnamen.
Hoewel de iridiumstreep wereldwijd kan worden gevonden, ligt de officiële locatie van de grens buiten El Kef, Tunesië. Daar sloegen geologen in 2006 een gouden spijker in een heuvel die de veelbetekenende tekens van de K / Pg-grens vertoonde om als referentiepunt te dienen. In het ideale geval heeft elke grens tussen hoofdstukken op de Geologische Tijdschaal zijn eigen "gouden punt" in een bestaande rotswand of kern (van gletsjer- of zeesediment). Strikte regels bepalen de grenzen en gouden pieken, onder toezicht van de Internationale Commissie voor Stratigrafie binnen de grotere Internationale Unie van Geologische Wetenschappen, opdat de Geologische Tijdschaal niet wordt weggevaagd door rages in de geologie of in de politiek.
In 2008 hebben de IUGS contact opgenomen met Zalasiewicz met het verzoek een nieuw comité te vormen om het idee van het antropoceen te onderzoeken. Hij verzamelde verschillende onderzoekers, waaronder geologen, klimatologen, chemici, paleontologen en historici, en noemde de bemanning de Anthropocene Working Group (AWG). In de afgelopen acht jaar vergeleken ze furieus aantekeningen en verzamelden ze gegevens om hun formele aanbeveling te doen voor de start van het Antropoceen. De groep bedacht de verschillende voorstellen om de beste te kiezen en publiceerde eerder dit jaar een samenvatting van hun werk in het tijdschrift Science .
Het signaal dat de meeste aandacht kreeg, was de radioactieve neerslag van nucleaire tests, die een prominente laag plutonium achterlieten in sedimenten en ijs. Hoewel thermonucleaire wapens niet overal ter wereld werden getest, is hun bewijs wereldwijd. "Zodra de fall-out in de stratosfeer terecht kon komen, werd deze vervolgens heel snel over de hele planeet verspreid over weken of maanden", zegt geoloog Colin Waters van de British Geological Survey en secretaris van de AWG. “Plutonium is van nature nauwelijks aanwezig; het is heel, heel zeldzaam. Dus zodra je deze toename begint te zien, weet je dat je 1952 hebt. ”Het radioactieve signaal verdwijnt in 1964 nadat landen zijn overeengekomen nucleaire apparaten onder de grond te testen.
Een aantal andere signalen bundelt ook rond het jaar 1950 in wat de AWG 'The Great Acceleration' noemt, toen de menselijke bevolking, het gebruik van hulpbronnen, de industrie en de wereldhandel van start gingen. Het is dan dat veel antropogene signalen die ooit lokaal waren, echt mondiaal werden, en misschien mondiaal genoeg om het antropoceen aan te duiden. Hier zijn enkele van die signalen:
- Beton bestaat al sinds het Romeinse rijk, maar "volumetrisch is het meeste beton ooit geproduceerd sinds 1945 of 1950", zegt Waters. Dat maakt het een herkenbaar modern materiaal. Het nadeel? Beton is ongewoon in de oceanen en afwezig in ijzel dus het signaal is niet universeel, zegt hij.
- Kunststoffen werden voor het eerst geïntroduceerd in de 19e eeuw, maar tegenwoordig zijn er meer kunststoffen dan ooit tevoren. De productie groeide van 2 miljoen ton in 1950 tot 300 miljoen ton in 2015 en er wordt geschat dat 40 miljard ton van het spul zal bestaan in 2050. Mensen houden van plastic omdat ze licht van gewicht zijn en langzaam afbreken. Maar diezelfde eigenschappen maken plastic ook tot een goede geologische indicator. Sedimentmonsters met kunststoffen bevatten bijna allemaal caome uit de laatste halve eeuw, volgens Zalasiewicz. Deze overvloed aan plastic 'was bijna onbekend vóór het midden van de twintigste eeuw', zegt hij. Op de stranden van Hawaii vinden geologen nu rotsen die ze 'plastiglomerate' noemen, die wordt gevormd wanneer kampvuren plastic smelten tot een massieve bol met kiezels en zand. Bovendien vormen microplastics, zoals kleine microkralen uit cosmetica en kunstmatige vezels uit kleding, momenteel een sedimentaire laag op de zeebodem. Het nadeel van het gebruik van kunststoffen als marker is dat ze niet vaak worden aangetroffen in ijs een universeel signaal.
- Bijna alle reactieve stikstof op aarde is geproduceerd sinds 1913, toen de Duitse chemici Fritz Haber en Carl Bosch bedachten hoe ze stikstofgas uit de lucht konden opvangen en omzetten in kunstmest. Sindsdien is de hoeveelheid reactieve stikstof op aarde meer dan verdubbeld, met een substantiële toename rond 1950 als de geïndustrialiseerde landbouwmethoden van de Groene Revolutie. En hoewel het klinkt alsof het een goede antropoceen marker is, laat stikstof geen sterk signaal achter in de sedimenten. "De processen worden niet zo goed begrepen", zegt Zalasiewicz. In sommige afgelegen meren in Noord-Canada, ver van lokale menselijke invloeden, verschuiven de dominante structuren van stikstofatomen (bekend als isotopen) rond 1950, als gevolg van de toevoeging van stikstofmeststoffen. Maar of deze verschuiving consistent genoeg is over meren over de hele wereld om een goed signaal te geven, is nog niet zeker.
- Bij het verbranden van fossiele brandstoffen komen zwarte " vliegas " -deeltjes in de atmosfeer vrij; zonder natuurlijke bron zijn het duidelijke tekenen van menselijke activiteit. Die deeltjes worden nu overal ter wereld in meersedimenten aangetroffen, beginnend in 1830 in het Verenigd Koninkrijk en vertonen een dramatische, wereldwijde toename vanaf rond 1950. “Maar ze piekten al rond de jaren 1970 [door de] jaren 1990 en beginnen te dalen, 'Zegt Waters. Dus vergelijkbaar met radioactieve nucleotiden, geeft vliegas een geologische verschuiving aan, maar is het geen goede permanente indicator.
- De toename van koolstofemissies door verbranding van fossiele brandstoffen wordt geregistreerd in een verschuiving van koolstofisotopen, die aanwezig is in alle materialen die koolstof vasthouden, inclusief ijs, kalksteen, schelpen van zeedieren (te vinden in zeebodemsediment) en koralen. Het signaal verschijnt rond de industriële revolutie, met een sterke toename rond 1965. Het is een goed signaal, zegt Zalasiewicz, hoewel niet zo scherp als de vliegas of radioactiviteit.
Sommige menselijke invloeden zijn nog niet zichtbaar in sedimenten, maar kunnen plausibel signalen achterlaten in de verre toekomst. Mensen hebben bijvoorbeeld de aarde zelf grondig getransformeerd. We graven mijnen, stortplaatsen en funderingen voor gebouwen; we bouwen dammen, dokken en zeeweringen, die de waterstroom en erosie veranderen; we groeven en transporteren rots over de hele wereld om dorpen en steden te bouwen; we karnen en verplaatsen de bovengrond voor de landbouw. Toekomstige paleontologen zouden deze door de mens gemaakte materialen kunnen vinden samengeperst tot een ongewone rotslaag die opvallend antropoceen zou zijn.
Dan zijn er de toekomstige fossielen die zijn achtergelaten door de planten en dieren van vandaag - en die zullen verdwijnen als soorten uitsterven. Elk hardlichaam dat een schelp sport of door botten wordt opgehouden, heeft de kans om een fossiel na zijn dood achter te laten.
Als we midden in een massale uitsterving verkeren, zoals sommige wetenschappers denken dat we zijn, zou het verdwijnen van gemeenschappelijke fossielen een andere indicator kunnen zijn. Maar dit zou een rommelig signaal zijn met verschillende veranderingen die op verschillende tijdstippen over de hele wereld plaatsvinden. "Het is een gecompliceerder signaal, simpelweg omdat het leven ingewikkelder is dan de gemiddelde radionucleide of koolstofisotoop", zegt Zalasiewicz.
Interactief: wat zal het antropoceen markeren?
Illustratie door Maya Wei-Haas; tekst door Hannah Waters en Maya Wei-Haas
Een andere optie zijn de fossielen van de soort die na uitsterven domineren, zoals invasieven, die een schoner signaal kunnen achterlaten. Zalasiewicz leidt momenteel een team dat de Pacifische oester bestudeert, die de afgelopen eeuw vanuit de Japanse Zee naar kustlijnen over de hele wereld is geïntroduceerd. Het is zowel overvloedig als waarschijnlijk fossiel, waardoor het een sterk potentieel heeft als een antropoceenindicator.
"Waar [de Pacifische oesters] verschijnen, zullen ze een nieuw element van de biologie zijn en daarom toekomstige paleontologie in die lagen, " zegt hij. "Maar nogmaals, omdat mensen verschillende soorten op verschillende tijdstippen over de hele wereld hebben getransplanteerd, is het een ingewikkeld of rommelig signaal."
Deze bevindingen spelen allemaal mee in de presentatie van de AWG deze week op de IGC. Oorspronkelijk hoopten ze dat deze presentatie zou samenvallen met hun officiële inzending over het Antropoceen aan de Internationale Commissie voor Stratigrafie. Maar nadat ze met geologen van de commissie hadden gesproken, besloten ze te wachten. "Het is duidelijk dat de gemeenschap comfortabeler zou zijn en zich meer geaard zou voelen met een traditionele definitie van het type gouden spike, " zegt Zalasiewicz. Bewijs verzamelen van signalen is niet voldoende; ze moeten een locatie identificeren om in de gouden aar van het Antropoceen te hameren.
De groep weet nog niet zeker waar ze het zullen plaatsen; ze kijken naar sedimentkernen uit de diepe oceaan of afgelegen meren waar de gelaagde signalen duidelijk zijn. Maar het vinden van een goede kern heeft zijn eigen uitdagingen, omdat de laag antropoceensediment erg dun is. "Als je naar de diepzee gaat, heb je het misschien over een millimeter of twee sediment", zegt Waters. "Het enige dat je nodig hebt is een tweekleppig dier om over de zeebodem te kruipen en het zal het hele antropoceen in één keer oprollen." Op veel plaatsen hebben vuilnis- of visnetten al potentiële antropoceenlagen vernietigd.
Het zoeken naar een locatie met een gouden punt zal waarschijnlijk jaren duren. De onderzoekers moeten misschien het veld in, boren naar sedimentkernen en ingewikkelde analyses uitvoeren om te bewijzen dat de signalen consistent en globaal zijn. Tot nu toe hebben AWG-leden dit werk in hun eigen tijd gedaan; nu moeten ze financiering vinden om zich aan de inspanning te wijden.
Zalasiewicz kreunt bij de gedachte eraan. "Het schrijven van subsidieaanvragen is een van 's werelds grootste zielvernietigende banen, " zegt hij. Maar om een geologische claim op het antropoceen in te zetten en de wereldopzieners van de geologische tijdschaal in stemming te brengen, kan een beetje zielsvernietiging de moeite waard zijn.
"De huidige signalen die zich vormen zijn al behoorlijk opvallend voor ons, zelfs als mensen morgen uitsterven, " zegt hij, waarschijnlijk zal een merkteken in het geologische record blijven in de verre toekomst. “Er kan worden beweerd dat het kan worden gescheiden als een geologische tijdseenheid. We kunnen niet teruggaan naar het Holoceen. '
