Je leest:

Dood én leven door felle gammaflits

Dood én leven door felle gammaflits

Auteur: | 9 juni 2005

Volgens Amerikaans onderzoek kan de aarde 443 miljoen jaar geleden getroffen zijn door een felle gammaflits. In eerste instantie kostte dat het leven aan vele soorten, vooral rond de evenaar. Maar de gammastraling zorgde ook voor stikstofbemesting die juist de verovering van het land door zowel planten als dieren sterk bevorderde.

Zo’n 443 miljoen jaar geleden, in het Laat-Ordovicium, vond er een van de grotere massa-uitstervingen op aarde plaats; vooral in zee, want leven op het land kwam nog nauwelijks voor. Overigens vond de verovering van het land in sterk versnelde mate plaats na de massa-uitsterving. Die uitsterving vond niet overal in gelijke mate plaats: vooral de toenmalige gebieden rond de evenaar lijken er last van te hebben gehad. In het Laat-Ordovicium trad nog een ander merkwaardig verschijnsel op: er trad een relatief kort ijstijdvak op, midden in een periode met een stabiel, warm klimaat.

Voor deze samenloop van omstandigheden zijn in de loop der tijd tal van hypotheses opgesteld, die echter geen van alle een aannemelijke verklaring geven voor het totaalbeeld. Zo’n verklaring is nu gevonden, zij het dat het moeilijk zal zijn om de juistheid van deze nieuwe hypothese te bewijzen. Het gaat bovendien om een ‘astronomische’ gebeurtenis.

Artistieke weergave van een front gammastraling dat de aarde bereikt. Beeld: NASA

Gammaflits

Het zou zijn gegaan om een uitbarsting van gammastraling in het heelal. Dergelijke uitbarstingen zijn de meest krachtige explosies die bekend zijn uit het heelal, en de meeste waarnemingen betreffen veraf gelegen melkwegstelsels. Een groot percentage van deze uitbarstingen is waarschijnlijk het gevolg van de ontploffing van een zon met een massa van minimaal 15 maal die van onze eigen zon; er worden echter ook over andere oorzaken gespeculeerd. Bij deze uitbarstingen ontstaan twee in tegenovergestelde richtingen bundels van gammastraling.

Volgens astronomische berekeningen is het waarschijnlijk dat er in het laatste miljard jaar een dergelijke uitbarsting heeft plaatsgevonden binnen ons melkwegstelsel, binnen een afstand van ca. 6500 lichtjaar (ca. 8% van de doorsnede van ons melkwegstelsel). De uitbarsting zou van heel korte duur zijn geweest, in de orde van 10 secondes. In die korte tijd levert een ‘karakteristieke’ uitbarsting van gammastraling volgens astronomen een vermogen van 0,5 × 1045 watt. Bij een afstand tot de aarde van 6500 lichtjaar betekent dat een hoeveelheid energie van 100.000 joule per vierkante meter aardoppervlak.

Veranderingen in de dichtheid van de ozonkolom in de vier jaar na de uitbarsting van de gammastraling, voor verschillende breedtegraden op aarde. Beeld: Brian Thomas, Universiteit van Kansas, Lawrence (VS).

Rampzalig

Het gevolg van die gammastraling zou een puls (van ongeveer 20 watt per vierkante meter) van ultraviolette (UVB) straling zijn, met een golflengte van 280-315 nm; voor die golflengte zijn levende wezens zeer gevoelig, maar normaliter absorbeert ozon in de atmosfeer de UVB straling voor zo’n 90%. De puls komt overeen met ongeveer zevenmaal de energie die de zon op een heldere zomerdag levert. Omdat de puls zo kort duurde, zal het directe gevolg echter minimaal zijn geweest.

Op iets langere termijn kunnen de gevolgen echter rampzalig zijn geweest, want een energiestroom van 100.000 joule per vierkante meter veroorzaakt een afname van de hoeveelheid ozon in de atmosfeer met gemiddeld ca. 35%; op bepaalde breedtegraden kan dat zelfs 55% zijn geweest. Het tekort aan ozon zou volgens berekeningen meer dan vijf jaar hebben geduurd. Dat zou zeer schadelijk zijn geweest omdat een afname van de ozon met 50% de hoeveelheid UVB-straling die de aarde bereikt verdrievoudigt.

Schade aan DNA (door blootstelling aan gammastraling) gedurende een jaar vóór en vier jaar ná de uitbarsting van gammastraling, voor verschillende breedtegraden op aarde. Beeld: Brian Thomas, Universiteit van Kansas, Lawrence (VS).

Korte ijstijd

Zou de gammapuls afkomstig zijn geweest uit een richting loodrecht op de aardas, dan zou dat verklaren waarom vooral in de equatoriale gebieden soorten uitstierven. De energiepuls zou niet alleen hebben geleid tot het grootschalig verdwijnen van ozon uit de atmosfeer, maar zou daarin ook stikstofverbindingen hebben gevormd die na verloop van tijd als nitraten op aarde terechtkwamen.

Een tekort aan nitraten is vaak de oorzaak dat ecosystemen niet goed tot ontwikkeling kunnen komen. De plotselinge ‘neerslag’ van nitraten kan daardoor de verovering van het land door zowel planten als dieren sterk hebben bevorderd. Tenslotte zou de in de atmosfeer gevormde NO2 ervoor hebben gezorgd dat minder zonlicht (variërend van een paar procent tot zo’n 35% in de poolstreken gedurende een herfstmaand) de aarde kon bereiken. Ook de verminderde aanwezigheid van ozon (een broeikasgas) zou aan een temperatuurdaling hebben bijgedragen. Deze omstandigheden zouden het optreden van een korte ijstijd midden in een periode van een stabiel warm klimaat verklaren. Zo passen alle bijzondere verschijnselen van het Laat-Ordovicium binnen dit raamwerk.

Referentie

Thomas, B.C., Jackman, Cg.H., Melott, A.l., Laird, C.M., Stolarski, R.S., Gehrels, N., Cannizzo, J.K. & Hogan, D.P., 2005. Terrestrial ozon depletion due to a milky way gamma-ray outburst. The astrophysical Journal 622, p. L153-L156.

Zie ook:

Lees ook meer nieuws op de website van NGV Geoniews

Dit artikel is een publicatie van NGV Geonieuws.
© NGV Geonieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 juni 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.