Nieuws
Episode 2: Vertrokken
Wel en wee op de “J”
Aflevering: tour de la JOIDES
Eindelijk aan boord! Na anderhalve week thuisquarantaine en 1 week hotelquarantaine gaan we eindelijk aan boord van het onderzoeksschip JOIDES Resolution. We vertrokken op donderdag 10 februari eind van de ochtend. De trossen gingen los en we waren vertrokken.
Onderweg een prachtig uitzicht op een steeds verder uit het zicht verdwijnend Kaapstad.
Er was een flinke deining toen we uitvoeren, dat kwam omdat er een depressie door de Zuidelijke Oceaan ging. Gelukkig zouden we het zwaarste van die storm net mislopen, maar de eerste nachten waren flink ruig. O ja, nog iets dat ik heb geleerd: deining, dat is dus iets anders dan golven. Golven komen door de wind, en deining wordt veroorzaakt door grote stormen. De deining heeft een golflengte van zo’n 10-20m, daardoor gaat het schip langzaam maar flink heen en weer (roll) en op en neer (pitch). Dat is wel even wennen, je wordt in eerste instantie heel moe van de deining.
Maar kom, dan laat ik je het schip zien!
Het was 2 dagen varen naar de eerste boorplek. Ondertussen moest er best hard gewerkt worden om de voorbereidingen te treffen voor de eerste kern: alle laboratoria in gereedheid brengen, instructies krijgen over de computersystemen en we kregen een meeting over de verwachtingen bij de eerste boorplek. We hebben de komende 2 weken nog strikte coronaprotocollen: elke dag zelftesten, de hele dag mondkapjes en gegroepeerde maaltijden. Daarbij gingen we ook gelijk in shifts werken. Er is een dayshift (12-24) en een nightshift (24-12). Ik zit op de dayshift. Eigenlijk maakt het niet zo veel uit welke shift je hebt. En buiten je werktijden? Dan is het tijd voor ontspanning, de andere wetenschappers op het schip leren kennen, bijvoorbeeld. En wat velen ook doen: wat inspanning. Ik probeer elke dag een uurtje in de gym te fietsen. Even het hoofd leeg, benen het werk laten doen. Nooit gedacht dat ik om 1 uur ‘s nachts ooit zou denken: goh, weet je wat ik ga doen? Ik ga nog een rondje fietsen! Daarna is het al gauw tijd om te slapen.
En? En? En? aflevering: Pipe trippen, boren en kernen.
Aangekomen bij de eerste site gaat het schip van ‘vaarmodus’ naar ‘boormodus’. Voor het boren moet de JR precies op dezelfde positie blijven. Maar hoe doe je dat in het midden van een oceaan, met 2.5km waterdiepte? Je gooit dan niet echt een anker uit of zo. De JR heeft hiervoor 12 boegschroeven, zes aan elke zijde. Met een GPS positiebepaling raakt de boot niet door oceaanstromen van zijn plek. Best belangrijk. Dan begint het zogeheten ‘pipe trippen’: het in elkaar schroeven van de pijpleiding naar de oceaanbodem. Ik heb daar in 2010 al een keer een filmpje van gemaakt, dat gaat zo:
Voor het boren zijn er drie systemen. Welk systeem wordt gebruikt hangt af van het type oceaanbodem, vooral de hardheid ervan. Dit filmpje legt uit hoe dat boren werkt:
IODP APC Tool animation – Small (met dank aan IODP)
De kernen worden aan boord gesplitst en op de “core table” gelegd, kern voor kern. Op de boorplek waar we nu boren komt er ongeveer elk uur een nieuwe boorkern omhoog. Elk uur gaan we dus 9 meter dieper de oceaanbodem in, en verder terug in de tijd.
kernen liggen uitgestald op de ‘core table’, zodat sedimentologen ze kunnen beschrijven
Op deze plek staat kennelijk een vrij harde bodemstroming. Hierdoor vindt er op dit moment geen opeenstapeling van oceaanbodemsedimenten plaats, want de eerste boorkern die we hier staken bracht ons al 22 miljoen jaar terug in de tijd! Sindsdien hebben we langzaam maar zeker dieper de oceaanbodem in geboord, kern voor kern, en nu zitten we op 400m diepte in het krijttijdperk! Wacht eens even, denk je misschien, het einde van het krijt tijdperk, was dat niet het uitsterven van de dinosauriers? Jawel! En het lijkt erop dat we dat uitstervingsevent mooi op deze boorplek hebben kunnen opboren.
Nou, dat bracht de wetenschappers wel in een feeststemming. Zelfs de drillers kwamen even kijken wat ze nou weer hadden opgeboord.
De toolbox
Aflevering: micropaleontologie.
Nóg zo’n term om uit te leggen. Micro, das makkelijk, das klein. Paleontologie, o ja dat is iets met fossielen, toch? Precies, de studie naar fossielen. In dit geval dus microfossielen. Microscopisch kleine fossieltjes. Kan je met het blote oog niet herkennen. Waarom zou je dat moeten doen op het schip? Omdat die fossielen ons vertellen hou oud het sediment is dat we opboren. Je kan je voorstellen dat de kans dat je een groot fossiel aanboort niet heel groot is in een boorkern van 10 cm doorsnede. Die microfossielen echter zitten met z’n miljoenen in het sediment. De ouderdomsbepaling van de boorkernen is zelfs zo belangrijk dat het micropaleontologieteam als allereerste een stukje van de verse boorkern krijgt. Als een boorkern op de catwalk wordt gedragen, is er altijd een onderste stukje dat in het boormechanisme blijft hangen. We noemen dat de core catcher. Dit stukje pijp houdt de boorkern op zijn plek wanneer hij naar boven wordt getakeld uit de oceaanbodem. Dat is het stukje dat de micrpaleontologen krijgen. En dan gaan ze direct aan de slag.
Elk tijdvak in de geologische geschiedenis heeft zo zijn eigen fossielsoorten, en elk sedimenttype heeft zo zijn eigen soorten microfossielen. Daarom is er ook een team van specialisten aan boord die elk veel kennis heeft van hun specialistische fossielgroep. Even kennismaken:
Denise Kulhanek
Jens Herrle
Odysseus Arkontikis
De nannofossielspecialisten zijn Denise Kulhanek, Odysseus Arkontikis en Jens Herrle. Zij weten samen alles van de kalknannofossielen. Nanno, dat laat zien dat deze fossieltjes écht heel klein zijn: 2 micrometer, doorgaans. Dit zijn fossielen van kalkalgen die in de oppervlakteoceaan leven. De vorm van hun kalkplaatjes is heel soort-specifiek. De boorkernen in de diepzee bestaan op veel plekken voor meer dan 50% uit deze fossieltjes. Deze drie specialisten zijn elk specifiek onderlegd in tijdvakken: Jens in het Krijttijdperk, Denise en Odysseus in het Cenozoicum. Zo hebben we voor elk tijdvak een expert aan boord. De nannofossielspecialisten hebben het relatief makkelijk: hun fossielen zijn vaak zó veel aanwezig in het sediment dat ze alleen maar een tandenstokertje sediment op een slide hoeven te smeren om hun werk te doen. Het is zó makkelijk, dat je je haast af zou vragen waarom er niet zes van die nannofossielspecialisten aan boord zijn. Maar het probleem is dat de nannofossielen niet altijd aanwezig zijn…
Ashley Burkett, foraminiferen
Een andere veel voorkomende microfossielgroep zijn de foraminiferen. Dit zijn protisten (dus vleeseters, geen algen), maken ook een kalkskeletje maar zijn veel groter: tussen de 60 en 200 micrometer groot. Ashley Burkett kijkt naar de foraminiferen op deze expeditie. Die zijn doorgaans niet zo veelvuldig aanwezig in marien sediment, wat betekent dat het sample eerst moet worden opgewerkt om de foraminiferen te concentreren. Daarvoor hebben we een mooi “wetlab” op ons schip, waar we samples kunnen zeven, en bewerken om de wat zeldzamere microfossielen te kunnen bekijken.
Er zijn omstandigheden in de oceaan waarbij nannofossielen en foraminiferen niet bewaard blijven in het sediment. Dan is er ook een groep organismes die skeletjes van silica maken: diatomeeen of kiezelwieren. Jason Coenen is de expert op onze expeditie daarvoor.
Jason Coenen
En dan, als alles faalt, als alle andere microfossielgroepen het laten afweten, met name in sedimenten met veel organisch materiaal, dan hebben we nog de organische microfossielen, ook wel palynomorfen genoemd. Daaronder vallen de palynomorfen van land (stuifmeelkorrels, bijvoorbeeld) en van zee, met name de dinocysten. Dat is mijn expertise. In sedimenten met organisch materiaal ga ik kijken naar de organische microfossielen. Zelfs in sedimenten met heel veel organisch materiaal zitten die microfossielen niet zo veel in het sediment, dat ik het met een tandenstokertje af kan. Ik moet een brok sediment van ongeveer 10 gram gebruiken, en de organische microfossielen concentreren, in feite door al het andere materiaal te verwijderen. Dat doe ik met zuur: waterstofchloride om de kalk te verwijderen, en waterstof fluoride om de silicaten te verwijderen. Organische fossielen zijn namelijk zo badass dat ze zelfs de steenoplossende zuren kunnen doorstaan. Die steenoplossende zuren zijn alleen wel best gevaarlijk voor mensen, daarom draag ik allerlei veiligheidskleding als ik waterstoffluoride gebruik: kaplaarzen, een groot schort, veiligheidsbril, spatmasker, dikke handschoenen. In mijn hoekje van het chemielab kan ik dan de sterke zuren gebruiken om het steen op te lossen. De dinocysten bekijk ik dan onder de microscoop.
“HFPeter” in full suit, klaar voor actie
In het micropaleontology team doen we eigenlijk 2 dingen aan boord: Allereerst leveren we ouderdommen van de kernen, en dat geven we weer in zogenaamde “age-depth plots”. In die plots staat de dieptes in de boorkern op de y-as (in meters, met de zeebodem op 0 boven) en ouderdom (in miljoenen jaren) op de x-as. Zulke plots laten zien welke tijdvakken gerepresenteerd zijn in de boorkernen. Ze laten ook zien waar de sedimentatiesnelheid (de snelheid van opeenstapeling van oceaanbodemmodder) verandert. Daar gebeurt altijd iets bijzonders, en daar moeten wij dus op letten.
Schematische weergave van een age-depth plot van een boorkern. In dit voorbeeld geeft de gestippelde lijn op diepte 30 meter aan dat de oceaanbodem daar 50 miljoen jaar oud is.
Maar, hoe weten we dan hoe oud elk stukje is? Nou, veel microfossielsoortjes die we vinden in de boorkern hebben maar een korte tijd op aarde geleefd: ze zijn dus ontstaan en snel weer uitgestorven. We weten van heel veel van die soorten goed wat de ouderdom is van hun ontstaan en hun uitsterven. Dus als we die soorten vinden, en de boorkern daaronder niet meer, dan hebben we het ontstaan van die soort in de kern ontdekt, en hebben we voor de dipete van die boorkern een ouderdom. Dus proberen we zo veel mogelijk van die soortjes te vinden, met hun ouderdom.
Daarnaast houden we bij welke microfossielen we vinden, en wat die vertellen over het milieu en klimaat in de oceanen in de tijd dat die fossielen leefden. Zien we bijvoorbeeld veel warmte-minnende soorten, of typische koudwatersoorten? Zien we soorten die houden van veel of weinig voedingsstoffen in het water? Dat wordt allemaal vastgelegd in tabellen, en in rapporten die aan het eind van de expeditie openbaar komen.