Nieuws
Episode 1: De voorbereiding
Het wel en wee op de “J”
Aflevering Corona
Nou ja, ik ben nog niet op de J (kort voor JOIDES Resolution, het onderzoeksschip), maar in voorbereiding op de expeditie. De voorbereiding bestond uit een hele afvinklijst. Bijvoorbeeld een medische keuring, omdat je 2 maanden op zee zit en de scheepsdokter niet voor verrassingen wil komen te staan. Dan is er de kennismaking met de wetenschappers aan boord, en het afstemmen van het onderzoek aan boord, en inventarisatie van het onderzoek na de expeditie. Ik moest me ook best inhoudelijk voorbereiden:
En dan is er natuurlijk ook nog steeds de “C”, van corona, die de voorbereiding enorm beïnvloedt. Jullie begrijpen, een uitbraak aan boord moet koste wat kost voorkomen worden. Daarom is er een uitgebreid protocol van kracht. Allereerst ben ik anderhalve week in thuisisolatie gegaan, zodat ik zeker was dat ik negatief getest zou worden voor de vlucht naar Kaapstad. Dat was best spannend, omdat die Omikronvariant nogal eens door alle vaccinaties en boosters heen weet te piepen. Dat betekende ook dat een kappersbezoek er niet in zat, maar gelukkig heb ik een dappere thuiskapper:
Dus na testen, vliegen en in het hotel aankomen zit ik nu in isolatie in mijn hotelkamer. Deur potdicht. Met een hele rits online meetings houd ik mezelf wel bezig! Volgende week geef ik je een tour op het schip!
En? En? En?
Aflevering De verwachting
De inhoudelijke voorbereiding op een expeditie is heel uitgebreid. Het begon allemaal bij een wetenschappelijk voorstel om in dit gebied te boren. Dit moet uiteraard goed onderbouwd worden, zowel op haalbaarheid (kan het?) als op impact (wat levert het op?). Dus eigenlijk begint het met een aantal wetenschappelijke vragen. Bij deze expeditie gaan die over het ontstaan van de zuid-Atlantische Oceaan. Deze oceaan ontstond met het tectonisch uiteendrijven van 3 grote continenten – Antarctica, Zuid-Amerika en zuidelijk Afrika – gedurende het Krijttijdperk (vanaf 145 miljoen jaar geleden). Schematisch gaat het uiteendrijven van continenten als volgt:
Ik laat hieronder een tectonische reconstructie zien van het ontstaan van de Zuid-Atlantische Oceaan. Het uiteendrijven van de grote 3 continenten leidde tot de vorming van oceanische korst en dus de Oceaan. Let in de reconstructie op hoe mooi Zuid-Afrika in het kommetje van Zuid-Amerika past!
Deze reconstructie ziet er mooi uit, maar de onderzoeksvragen van deze expeditie zitten hem in de details, en ook in de gevolgen die dit uiteendrijven van continenten heeft gehad voor oceaanstromen. In de reconstructie valt het op dat op de driesprong van de 3 continenten een grote gele vlek ontstaat: dat is een “Large Igneous Province” (in normale taal groot vulkanisch schild, maar ik vind “LIP” een leukere afkorting dan “GVS”). Waarom die LIP toen ontstond, en hoe hoog het precies was (of het bijvoorbeeld boven water uitstak), is nog onderwerp van discussie. En dat is belangrijk, want een LIP boven zeeniveau zou nog een tijdje de Zuid-Atlantische Oceaan afsluiten van de rest van de Zuidelijke Oceaan. Tijdens het Krijttijdperk (145–66 miljoen jaar geleden) vind er een belangrijke overgang in de verbindingen tussen oceanen plaats. In het Jura en vroeg Krijt, na het uiteendrijven van het supercontinent Pangaea, waren de oceanen met name oost-west met elkaar verbonden. Dit was bijvoorbeeld een veel bredere oer-Middellandse Zee die de Noord-Atlantische oceaan verbond met de Indische oceaan, en door een opening tussen Noord-en Zuid-Amerika, die de Noord-Atlantische met de Pacifische Oceaan verbond. In het midden-Krijt begon de Midden- en Zuid-Atlantische Oceaan te ontstaan. Vervolgens gingen langzaam maar zeker de oost-west verbindingen dicht: eerst de Middellandse zee, alhoewel niet helemaal, en later ontstond de landbrug van Midden-Amerika.De noord-zuidverbindingen zijn heel belangrijk voor de hitteverdeling tussen het noordelijk en het zuidelijk halfrond.
Terug naar het zuiden, want wat we zien in de tectonische reconstructie is dat de Zuid-Atlantische Oceaan inderdaad opengaat, maar dat er nog lang een barrière is tussen die nieuwe oceaan en de Zuidelijke Oceaan. Die barrière zit precies ten zuiden van Zuid-Afrika, en wordt gevormd door die gele LIP, het Agulhas Plateau. Als die LIP dit diep op de oceaanbodem is gevormd, dan vormde hij geen barrière voor noord-zuid oceaanstromen, maar als de LIP boven zeeniveau uitstak, dan deed het dat wel. Dat gaan we dus in deze expeditie uitzoeken.
In verloop van tijd heeft deze LIP behoorlijk wat oceaanbodemsediment tegen zich aan gekregen, en dat sediment bevat eigenlijk het archief van de oceaan: hoe de stromingen liepen, hoe warm het water was, hoe veel voedingsstoffen er in het water waren, alles zit opgeslagen in het “sedimentaire archief”. Dat gaan we tijdens deze expeditie ook opboren, op de volgende plekken:
Pages from 1_Exp392_What_How_we_will_Do_It[70]
De plekken waar we willen boren zijn de afgelopen jaren in detail onderzocht, met seismisch onderzoek. Dit was nodig voordat we er konden gaan boren. Hieronder leg ik uit wat seismisch onderzoek is, het is 1 van de belangrijkste tools voor het voorbereidend onderzoek. Op basis van de seismische profielen wordt een verwachting opgesteld: welke ouderdom hebben de lagen oceaanbodemmodder en het vulkanisch gesteente hier? Op welke diepte (grofweg) zijn scherpe overgangen in het sediment te verwachten? Maar ook: Is het hier veilig en mogelijk om te boren? Het veiligheidsgevaar zit hem in een paar dingen: weersomstandigheden, golven spelen een rol. Maar ook: zit er niet een gasbel in de ondergrond? Zo’n gasbel staat onder hoge druk. Wanneer je die met dit boorschip aan zou boren, dan zou er een grote explosie ontstaan! Dat is allemaal goed uitgezocht voordat de expeditie begint.
Nou ja, lang verhaal kort, er zijn dus allerlei hypotheses opgesteld van waar we wat gaan vinden rond het Agulhas Plateau, maar echt weten doen we pas wanneer we er gaan boren. Volgende week in En?En?En? vertel ik je meer over de science.
De Toolbox
Aflevering Seismiek
Dé tool voor de voorbereiding van dit soort expedities is seismiek. Een boot vaart een transect en creeert onder water drukgolven met een luchtdruk’geweer’. Die golven reizen door het water en deels ook door de zeebodem. Onderweg reflecteren ze op oppervlaktes die sterk van samenstelling wisselen. Bijvoorbeeld de overgang van water naar bodem, maar ook in de oceaanbodem, waar de samenstelling sterk verandert, bijvoorbeeld op een overgang van zand naar klei. Zie het als een knal in de bergen, die hoor je ook meerdere keren, omdat hij op allerlei plekken weerkaatst tegen de omliggende bergen. Alle gereflecteerde geluidsgolven komen na verloop van tijd aan bij de boot, en aan de hand van de tijd die het duurt voordat die golf terug is gekeerd kan men een overzicht maken van de reflecterende lagen in de zeebodem. Hieronder een plaatje die dat proces laat zien.
Die seismische profielen geven dus een inkijkje in de ondergrond: de dikte van de lagen, en of ze regelmatig zijn, of vervormd. Zoals ik al schreef, de overgang van zeewater naar bodem is een sterke reflector van drukgolven, maar ook de overgang van sediment naar korst. De onderliggende korst is van basalt en dus veel harder dan de sedimenten van zand en klei die eroverheen liggen. Bovendien hebben sedimenten laagjes en de onderliggende korst niet. Daarom zie je in veel seismische profielen heel duidelijk een overgang van korst naar sedimentgesteente. Zo ook bij het Agulhas Plateau. Daar is in voorbereiding op deze expeditie ook seismisch onderzoek gedaan, en die profielen zijn gebruikt om te bepalen waar we het beste de sedimenten kunnen boren.
Pages from 1_Exp392_What_How_we_will_Do_It[70]
We stoppen seismiek weer terug in onze toolbox. Volgende week haal ik mijn favo microfossiel eruit: de dinocyst!