winning van gigantische fossiele slangen
voor wetenschappers die geïnteresseerd zijn in hoe de wereld er miljoenen jaren geleden uitzag en voelde, zijn kolenmijnen zo goed als het maar kan. Hoewel steenkool een grote boosdoener kan zijn in de opwarming van de aarde, is er geen plaats als een kolenmijn om de klimaatverandering in het verleden en de waarschijnlijke effecten ervan op onze eigen wereld te bestuderen. Mijnbouwbedrijven weten dit, en om welke reden dan ook, of het nu gaat om een goed burgerschap of gewoon goede public relations, zij helpen paleontologen vaak.
denk bijvoorbeeld aan Cerrejón, een immense reeks open kolenmijnen in het noorden van Colombia bij de Caribische kust. De putten zijn enorme, cirkelvormige, maanlandschap littekens in de aarde met shaley hellingen die runoff water dumpen in groene kratermeren waar geen plant durft te groeien en geen vogel durft te zwemmen. Af en toe stort dynamiet een deel van de omringende muur in, en enorme kranen verzamelen de kolen terwijl methaanvuren boeren uit scheuren in de kliffen hoog boven.
maar er is nog iets. De schaliehellingen van Cerrejón hebben het fossielenbestand bewaard van een heel tropisch ecosysteem zoals het 58 miljoen jaar geleden bestond. Door te kijken naar de fossielen, kunnen paleontologen vertellen hoe het oude klimaat op Cerrejón was (heter en natter dan het nu is) en hoe het gebladerte was (zeer weelderig en vergelijkbaar met de huidige Amazone jungle). De dieren waren enorm. Cerrejón had rivierschildpadden met schelpen ter grootte van keukentafels die plaats konden bieden aan zes, en aan de top van de voedselketen was Titanoboa cerrejonensis, een 45-voet slang van 2500 pond. Titanoboa was een echt riviermonster-de grootste slang ooit gekend te hebben bestaan, en ongeveer vijf keer de grootte van de Amazone anaconda, de grootste slang die vandaag de dag leeft. Uit de kolen blijkt dat Cerrejón deze reuzenwezens produceerde in een tijd dat de gemiddelde omgevingstemperaturen in de tropen in de hoge jaren ‘ 80 waren, ongeveer zes graden warmer dan nu en ongeveer zo warm als de temperatuur kan zijn zonder het risico te lopen op een massale afsterving. Toch bloeide Titanobea en het bos waar het leefde blijkbaar.
en wat steenkoolwinning je geeft is toegang tot een dergelijke plaats. Cerrejón is het enige complete Oude tropische ecosysteem dat beschikbaar is voor studie. We kunnen aannemen dat er genoeg fossielen in de tropen zijn, maar ze zijn begraven in de jungle ergens in niemandsland. Universitaire subsidies kunnen niet betalen voor grote opgravingen op spec, maar kolenbedrijven wel, want steenkool is de investering waard.
en aangezien paleontologen en kolenbedrijven al minstens een eeuw weten dat de mijnen schatkisten van oude geheimen zijn, hebben veel bedrijven stafwetenschappers die op zoek zijn naar ongewone formaties en alert onderzoek doen wanneer ze iets goeds vinden. Toen ik een paar jaar geleden naar Cerrejón reisde, het multinationale bedrijf dat het beheert, Carbones del Cerrejón Ltd. deed zo veel mogelijk om het bezoeken van paleontologen te helpen, het verstrekken van alles van hoeden aan radio-uitgeruste vrachtwagenchauffeurs die wisten wanneer het dynamiet klaar was om af te gaan en waar te schuilen toen het gebeurde.
steenkoollagen zijn samengeperste turfmoerassen die begonnen als tropische bossen op droge grond. De temperaturen worden kouder in de vroege fase van een natuurlijke klimaatcyclus, en de polaire ijskappen zetten uit en de zeespiegel daalt. Wanneer de cyclus begint te veranderen, heeft het ijs nog niet zijn maximale omvang bereikt, maar regen neemt toe in lagere breedtegraden, waardoor het droge bos in moeras verandert. Het ijs verwarmt maar smelt niet onmiddellijk. Als het gebeurt, gebeurt het snel en dramatisch, waardoor de zeespiegel scherp stijgt. Zout water overstroomt het moeras, het bos sterft, modder, slib en zand temperen alles, en kolen vormen zich. Dan begint de cyclus opnieuw.
het goede spul—sporen, zaden, pollen, celwanden en botten—bevindt zich niet alleen in de steenkool zelf, maar ook in de lagen sedimentair gesteente op de vloer en het dak van elke kolenafzetting. Zie de lagen als een sandwich: de kolen zijn de vulling en de sedimentaire lagen zijn het brood. Het onderste stuk toont ons wat er in het bos was toen de cyclus begon; het bovenste stuk bevat alles wat er was toen het bos stierf. Elke cyclus, bekend als een” cyclothem, ” duurt ongeveer 100.000 tot 400.000 jaar, afhankelijk van waar het is. Er is niets op aarde beter dan een kolenmijn voor het analyseren van oude ecosystemen. De informatie in de steenkool is “zo dicht” gezien het gecomprimeerde volume van de vegetatie, merkt Illinois State Geological Survey geoloog Scott Elrick, “dat het gaat met zonder te zeggen dat je gaat om een enorme fossiele aanwezigheid te hebben.”
Elrick maakt deel uit van een informeel netwerk van wetenschappers die de kolenmijnbouw in de Verenigde Staten en de wereld volgen op mogelijkheden om nieuwe lagen te bestuderen wanneer deze blootstaan. In 2006 ontdekten Elrick en een collega vier vierkante mijl fossiel bos in het plafond van Peabody Energy ‘ s Vermilion Grove tunnel mine in het oosten van Illinois, elegant bewaard gebleven 306 miljoen jaar geleden toen een reeks aardbevingen toegestaan de zee om het hele bos te begraven in een enkele catastrofale gebeurtenis.
het verkennen van kolenmijnen kan een dringende onderneming zijn, omdat de fossielen, eenmaal ontdekt, niet blijven hangen. Zodra Peabody klaar was met het delven van een deel van de kolenlaag bij Vermilion Grove, zette het bedrijf draadafrastering tegen het plafond om losse stukken van het schaliedak te voorkomen dat ze naar de tunnelvloer zouden vallen. Onderzoekers moesten zaklampen meenemen, foto ‘ s maken, monsters verzamelen en vertrekken voordat de formatie afbrokkelde.
het goede nieuws is dat steenkoolwetenschap een hernieuwbare hulpbron is. Zodra de oude formatie weg is, wordt een geheel nieuwe blootstelling aan fossielen ontdekt. Bij Cerrejón snijden tropische regenbuien elke lente en zomer enorme erosiekanalen in de leisteen en mudstone, waardoor fossielen en botten naar een waterig graf in de krater ver beneden worden gestuurd. Maar in November kunnen onderzoekers een hele nieuwe set skelet resten vinden die drogen in de zon. De fossiele planten en dieren vertellen wetenschappers veel over hoe de prehistorische wereld er tijdens elke ijscyclus uitzag. Maar onderzoekers zetten de analyse een stap verder. De opwarming en afkoeling van de aarde vindt gedeeltelijk plaats als gevolg van periodieke veranderingen in de oriëntatie van de aarde tijdens de baan. Maar de opwarmingstendensen gaan gepaard met dramatische stijgingen van koolstofdioxide in de atmosfeer. De belangrijkste vraag—voor onze tijd-is of CO2 de bestuurder is.
steenkool is “organisch klimaat”, zei Paleoklimatoloog Isabel Montanez van de Universiteit van Californië-Davis. “Het vertelt ons wanneer het nat was en wanneer het droog was.”En steenkool kan een hulpmiddel zijn bij het reconstrueren van atmosferisch CO2 op bepaalde geologische momenten. “Het is een peilstok voor het milieu,” zei Montanez, ” die me in staat stelt om de zeespiegel te koppelen aan de CO2 in de atmosfeer aan het continentale klimaat.”
Montanez blijft in contact met Elrick en andere netwerkleden om te zien waar hij verder kan verkennen. De afgelopen twee jaar analyseert ze fossiele plantenmondata – de poriën waardoor planten de CO2 absorberen die ze nodig hebben voor fotosynthese. Haar monsters komen uit kolenmijnen in vele delen van de wereld; veel van het recente werk is gedaan in het Donets-bekken, in de Oekraïne. Het “spul op de bodem” van een kolenlaag is het einde van een ijstijd, zei ze. Koolstofdioxide is laag en de planten hebben “veel meer stomata” om te krijgen wat ze nodig hebben. “Boven de kolen, er zijn minder en minder stomata,” voegde ze eraan toe.
dat is wanneer CO2 op zijn hoogste niveau is—en wanneer de overstromingen komen. Dan sterft alles in de moerassen of spoelt weg naar zee waar plankton alle losse koolstof opzuigt, en atmosferische CO2 opnieuw stort.
wat betekent dit nu voor ons? Nogal veel, zo blijkt. De aarde bevindt zich nu in een” interglaciale ” periode. Koolstofdioxide stijgt en de planeet warmt op. Ijs smelt, de polaire permafrost en toendra ontdooien, microben op het land hebben hun eigen feest van dode vegetatie en beginnen methaan uit te stoten—een krachtig broeikasgas—in groot genoeg om de opwarming te verhogen.
de steenkool vertelt ons dat er op zichzelf niets ongewoons is aan klimaatverandering, “en als we mensen erover vertellen, denken ze dat omdat het een natuurlijk proces is, ze zich geen zorgen hoeven te maken over de CO2-uitstoot,” zei Montanez. “Maar wat we doen is niet natuurlijk.”De natuurlijke cyclus duurt enkele honderdduizenden jaren. Planten en dieren hebben tijd om te evolueren. Met de atmosferische veranderingen die zich deze dagen voordoen, kan deze cyclus echter in eeuwen gebeuren. Veel planten en beestjes zullen niet genoeg tijd hebben om zich aan te passen.
de steenkool vertelt ons ook dat als de atmosferische CO2 stijgt, het opwarmeffect versnelt. Voeg de auto-emissies en de uitlaatgassen van kolengestookte centrales toe voor een extra schok CO2, en het is alsof je de punch verhoogt. “Het zal een groot verschil maken, er is geen twijfel over dat,” Montanez zei. “De vraag is wanneer.”
