Onderzoek aan een vulkaanuitbarsting uit het grijze verleden wijst uit dat vulkaanuitbarstingen decennia van tevoren kunnen worden voorspeld. Kunnen we door deze nieuwe techniek voorkomen dat er in gevaarlijke gebieden gebouwd wordt en duizenden mensenlevens redden?
De groep eilandjes van Thera biedt aanwijzingen dat we vulkaanuitbarstingen veel langer van tevoren kunnen voorspellen dan nu.
Vulkanen geven doorgaans waarschuwingssignalen dagen tot maanden van te voren dat ze op het punt staan uit te barsten. De overheden hebben zo de gelegenheid om het gebied te evacueren. Een nauwkeurige analyse van de gebeurtenissen die leidden tot een zware vulkaanuitbarsting in de vroege Klassieke Oudheid levert nu aanwijzingen op, dat het goed mogelijk is om langer van te voren te weten of de vulkaan op het punt staat uit te barsten.
Onder een vulkaan ligt een magmakamer, waarin hete magma uit de mantel zich langzaam ophoopt. Overschrijdt de druk de weerstand die het gesteente boven de magmakamer biedt, dan wordt dit gesteente bij explosieve vulkanen (stratovulkanen, de meeste vulkanen op het land) weggeblazen.
De opgeblazen stratovulkaan die de Griekse eilandjesring Thera vormt, bijvoorbeeld, was bijvoorbeeld achttienduizend jaar in rust, tot de vulkaan 3500 jaar geleden zijn top er af blies en zo dood en verderf zaaide in de Egeïsche zee (en de Minoïsche beschaving vernietigde). Door deze uitbarsting werd de totale Griekse geschiedenis veranderd: de Dorische invallers kregen toen de Minoïsche macht werd weggevaagd, de overhand over de inheemse Aegeïsche bevolking. Nu blijkt uit afgezette puimsteen afkomstig uit die tijd dat Thera al honderd jaar voor die tijd actief werd. Volgens Timothy Druitt van de Blaise Pascal Universiteit in het Franse Clermont-Ferrand en zijn collega’s hebben de kristalletjes in het gesteente een structuur en scheikundige samenstelling die alleen kan ontstaan in magma dat een eeuw voor de uitbarsting in de magmakamer stroomde. In theorie kan seismisch onderzoek signalen opleveren dat de magmakamer aan het volstromen is.
Als die vulkaan toevallig de Vesuvius, op enkele kilometers afstand van de miljoenenstad Napels is, of de supervulkaan onder Yellowstone (of: dichter bij huis, de Eifelvulkaan), kan deze informatie ons de tijd geven op tijd mensen te evacueren en in het geval van Yellowstone, Noord-Amerika en de rest van de wereld voor te bereiden op een verwoestende catastrofe.
Nog steeds weten we niet wat ijstijden precies veroorzaakt. Dat is zeer verontrustend, want bij een nieuwe ijstijd wordt Europa ten noorden van de Alpen en Pyreneeën onbewoonbaar en zullen miljarden mensen verhongeren of sterven door de kou. De verklaring van de gevestigde klimaatwetenschap, de zogeheten Milanković-cycli, rammelt van alle kanten. We kunnen ons maar beter zorgen maken…
De ontdekking van de ijstijd
In de vroege negentiende eeuw ontdekten de allereerste geologen deep time. Fossielen van dieren in massief zandsteen en kalksteen wezen uit dat de aarde veel en veel ouder was dan tot dan toe gedacht. Ook werd duidelijk dat het klimaat in vroeger tijden heel anders was dan nu. In bodemlagen van nu gematigde windstreken doken fossielen van mammoeten en geologische overblijfselen van gletsjers op, die nu alleen ver boven de poolcirkel of in het hooggebergte te vinden zijn. Nu weten we dat tijdens het grootste deel van het Pleistoceen – de geologische periode die de laatste twee miljoen jaar beschrijft, het tijdperk waarin Homo sapiens zich ontwikkelde uit Homo erectus – Europa en Noord-Amerika grotendeels bedekt waren door honderden meters dik landijs. Wat zorgde voor deze plotselinge klimaatomslagen de afgelopen twee miljoen jaar?
We weten nog steeds niet wat de exacte oorzaak is voor een ijstijd. Een bijzonder akelige gedachte.
Gevolgen IJstijd uitermate akelig
Uit klimaatgrafieken weten we in ieder geval dat de Warme Golfstroom helemaal stil kwam te liggen. Waar nu de Atlantische Oceaan tot Spitsbergen ijsvrij is, is tijdens ijstijden het pakijs opgerukt tot bij Engeland. Huilende poolwinden loeiden over een troosteloze toendra, die eens Nederland en de Noordzee zal worden. De locaties waar ooit New York, Chicago, Scandinavië en Moskou zullen verrijzen, zijn begraven onder tientallen tot honderden meters dik landijs. Kortom: het Amerikaanse Midden-Westen, Canada en West-Europa, de graanschuur van de wereld, worden onbewoonbaar.
Dit betekent dat de wereldvoedselproductie halveert, ook omdat de woestijnen oprukken. Het logische gevolg: een hongersnood zoals de mensheid nog niet eerder heeft gekend. Kortom: vergeleken met een ijstijd zijn die enge broeikaseffectverhalen een gezellige picknick. En in tegenstelling tot het broeikaseffect weten we 100% zeker dat ijstijden al eerder zijn voorgekomen – en dat ons warme interglaciaal bijna ten einde is.
IJstijd valt in door dik pak sneeuw dat in de zomer niet meer wegdooit
De grote gletsjers die tijdens ijstijden ontstaan vernietigen alles waar ze over heen bulldozeren, inclusief sporen uit de tijd dat de ijstijden begonnen. Hierdoor tasten klimaatonderzoekers in het duister over de exacte oorzaak. Wel is er maar één bekend mechanisme dat een stuk land het hele jaar door onder nul brengt en houdt: een tientallen meters dik pak sneeuw dat in de zomer niet meer wegdooit. Ligt die sneeuw er eenmaal, dan houdt de ijskap zichzelf in stand. Sneeuw en ijs reflecteren het meeste zonlicht, waardoor de warmtebalans van de aarde verandert en de aarde afkoelt. Maar waar komen die enorme hoeveelheden sneeuw vandaan? Immers: in de winter zijn de temperaturen en is de zonnestraling te laag om veel waterdamp in de lucht te brengen.
‘Magnetische pole shift zet vulkanische activiteit in gang’
Onze aardkern bestaat uit een vaste binnenkern en een vloeibare buitenkern. Het vloeibare ijzer-nikkel mengsel in de buitenkern stroomt en wekt zo het aardmagnetische veld op. Deze stromingen veranderen voortdurend – de reden dat het aardmagnetisch veld geregeld omkeert en de polen aan de wandel gaan. Deze omkeringen, geomagnetic reversals, vinden ongeveer elke honderdduizend tot miljoen jaar plaats. De laatste omkering vond 780 000 jaar geleden plaats. Het magnetische veld is nu snel aan het verzwakken en de magnetische pool beweegt nu vier keer zo snel als honderd jaar geleden. De oorzaak is -vermoed ik – een zich ontwikkelende onevenwichtigheid in de aardkern, zie ons eerdere artikel.
Al langer is bekend dat vulkanische activiteit twee oorzaken kent: bewegende continentale platen (bijvoorbeeld subductie in Japan of uit elkaar trekken van twee platen op IJsland) of de aanwezigheid van een vulkanische hotspot. Voor deze hotspots zijn er twee theorieën: de overheersende mantelpluimtheorie en de concurrerende plaatdynamiek theorie. Interessant is dat sommige, niet alle, hotspots een verhoogd gehalte aan helium-3 hebben (afkomstig uit de kern van de aarde; in tegenstelling tot helium-4 dateert alle He-3 van de Big Bang). Dit zou ruimte bieden aan beide theorieën. Interessant voor ons is de mantelpluimtheorie, immers deze postuleert dat mantelpluimen afkomstig zijn uit het grensvlak tussen de mantel en de aardkern. Klopt de mantelpluimtheorie voor in ieder geval enkele hotspots, dan staat een magnetische omkering niet op zichzelf. Tegelijkertijd hiermee verandert dan het patroon van vulkanische activiteit.
‘Noordelijke IJszee opgewarmd door onderzeese vulkanen’
De directe oorzaak van een ijstijd is, zoals gezegd, een dik pak sneeuw dat in de zomer niet wegsmelt. Er moet dus een proces zijn dat onafzienbare hoeveelheden vochtige waterdamprijke lucht levert, die omgezet kan worden in meters en meters sneeuw. De atmosferische rivieren zijn uiteraard de meest voor de hand liggende verklaring, maar kunnen niet verklaren waarom een groot gebied tegelijkertijd met meters sneeuw wordt bedekt. Een andere mogelijkheid is een uitgebreid sneeuwfront afkomstig van de Atlantische Oceaan dat werkelijk meters en meters sneeuw dumpt. De mogelijkheid die in het boek Not by Fire but by Ice, geschreven door architect Robert Felix van de website Ice Age Now, wordt genoemd is onderzees vulkanisme onder de Noordelijke IJszee, als gevolg van een actieve hotspot door de veranderingen in de aardkern. Als deze zee abnormaal warm wordt, aldus de theorie, verdampt er veel meer water en kunnen er in hartje winter onafzienbare hoeveelheden sneeuw naar beneden komen. Ongeveer het effect van een stomende pan in de vrieskou.
Zin of onzin?
De Noordelijke IJszee heeft een oppervlakte van 14 miljoen vierkante kilometer en is gemiddeld ongeveer een kilometer diep. Om deze enorme watermassa bijvoorbeeld vijf graden op te warmen is een onvoorstelbaar grote hoeveelheid energie nodig: plusminus 3 * 10^23 joule. Om een indruk te geven: daarvoor heb je een half miljoen Krakatau-vulkaanuitbarstingen nodig, een maand zonneschijn van de hele aarde samen of de inslag van één asteroïde van het dino-killende Chicxulubformaat. Niet erg waarschijnlijk. Aan de andere kant: door vulkanen verhit warm water stijgt op en zou in theorie in een enkele opwellende eruptie, ongeveer zoals in vulkaanmeren als Lake Nyos in Kameroen, vrij kunnen komen als een warme oppervlaktelaag, die overigens geheel zou moeten verdampen en in sneeuw veranderen om een effectieve ijstijd te krijgen. Niet erg plausibel, zacht uitgedrukt. Ook was de laatste poolomkering 780 000 jaar geleden, terwijl ijstijden elkaar vrij regelmatig elke 100 000 jaar opvolgen. Kortom: onzin. De verwijzingen naar de monumentaalste fantast uit de moderne geschiedenis, Immanuel Velikovsky, wijzen daar ook op.
Stilvallen Golfstroom?
Zelf ga ik denk ik meer voor een veranderend luchtcirculatiepatroon als gevolg van het stilvallen van de Golfstroom (waar het nu op lijkt uit te draaien), waardoor zware sneeuwfronten grote stukken van het Europese en Amerikaanse continent overdekken met meters sneeuw. Ongeveer wat er enkele jaren terug hier gebeurde en nu in de USA gebeurt, maar dan op veel grotere schaal.
Atmosferische ijspegel des doods
Een andere theorie die wel eens is geopperd door grenswetenschappers (en verfilmd in de film The Day After Tomorrow) is het omlaag storten van de ijskoude lucht van -80 graden op de grens van de troposfeer en de stratosfeer, een soort atmosferische ijspegel des doods. Hoe warmer de troposfeer, hoe kouder de lucht op deze grens. Dit gaat op een gegeven moment helemaal fout, aldus de theorie, waardoor er een dichte stroom ijskoude lucht omlaag stroomt. Onzin, volgens meteorologen. Immers, hoe meer je lucht samenperst (bijvoorbeeld door de vier keer zo hoge druk op zeeniveau), hoe warmer deze wordt. De bekende Ideale Gaswet van Clausius-Clapeyron. Maar toch. Stel dat deze lucht zeer extreem afkoelt, tot onder de 150 kelvin (-123 graden C), bijvoorbeeld. Ook bij de opwarming die dan ontstaat blijft deze lucht dan nog erg koud. Deze kurkdroge (dus zware) lucht wurmt zich onder de warme waterdamprijke lucht, die zo afkoelt, uitregent en zorgt zo voor een heftige sneeuwbui (een bekend effect; de voornaamste oorzaak van heftige regen- of sneeuwval). Als de temperatuurinversie maar groot genoeg en dus instabiel wordt, is dit scenario zeker denkbaar. Om een heftige uitsneeuwing op de juiste plek (Noord Amerika en Europa inclusief West- en Centraal-Rusland) te veroorzaken zou dit verschijnsel zich precies boven de Atlantische Oceaan moeten voordoen.
Levensgevaarlijke bedreiging vraagt om veel meer onderzoeksbudget
Wat ook ijstijden veroorzaakt, het moet iets zijn dat bliksemsnel werkt. We hebben geen zinnige verklaring voor deze plotselinge gebeurtenis op grond van de gevestigde klimaatwetenschap, dus mijns inziens moeten deze alternatieve verklaringen -voor zover niet in strijd met de natuurkunde, zoals in het geval van Felix – serieus worden onderzocht. De gevolgen van een plotselinge ijstijd zijn namelijk letterlijk dodelijk, zeker in Europa (inclusief Nederland), Rusland, Canada en de VS. Helaas hebben de genieën die de westerse democraturen regeren, de juiste prioriteiten niet helemaal op een rijtje.
Tienduizend jaar geleden was de lieflijke Eifel,vlak onder Maastricht, een zone des doods. De laatste jaren en maanden toont deze slapende supervulkaan weer tekenen van leven. Wat zou er gebeuren als deze vulkaan uit gaat barsten?
De video hieronder geeft een indruk.
Volgens sommige schattingen zou een uitbarsting van de Eifelvulkaan minstens even ernstige gevolgen hebben als de uitbarsting van de Filippijnse vulkaan Pinatubo. Dan moeten we nog bedenken dat de Pinatubo in een dunner bevolkt gebied ligt dan de Eifel. Als er echt een zware uitbarsting volgt, zijn de gevolgen nog veel groter.Het zou letterlijk het hart uit Duitsland wegslaan.
Wat gebeurt er met de aarde als een asteroïde zo groot als een kleine maan neerstort? In deze bijna vijf minuten lange rampporno clip zie je het einde van de wereld. Met epische muziek.
Een dergelijke natuurramp classificeert als een extinction level event. The end of the world. Hooguit een handjevol bacteriën heel diep in de rots overleeft dit. Ter geruststelling: er zijn maar vier van dit soort echt grote asteroïden, Ceres, Pallas, Juno en Vesta, en alle vier komen voor in een stabiele omloopbaan tussen Mars en Jupiter. Tenzij een object uit de Kuiper– of Oortgordel deze kant op komt maar die kans is vrij klein. Maar toch. Om de 27 miljoen jaar worden we getroffen door een ramp….
Einde van de wereld. Bron: https://www.flickr.com/photos/40567541@N08/8476682346
Einde van de wereld: het Late Heavy Bombardment
Ongeveer 3,8 miljard jaar geleden leek het er op dat het einde van de aarde was aangebroken. Door nog onbekende oorzaak, werd de aarde getroffen door een grote regen van asteroïden. Het Late Heavy Bombardment.
Dit verklaart ook waarom we zeldzame metalen als goud en uranium op de aardoppervlakte kunnen vinden. Deze zijn toen neergeregend. Witwatersrand en Vredefort in Zuid-Afrika zijn in feite de overblijfselen van deze voor de aarde rampzalige periode. Toch zijn in rotsen die dateren van niet lang daarna, sporen aangetroffen van het eerste leven.
Uit deze enorme ramp kwam dus het leven voort, zoals we dat kennen. Aanhangers van de panspermie-theorie geloven dat het leven van andere planeten naar de aarde is gekomen. En dat dit soort rampzalige inslagen, juist ook het leven over de kosmos verspreidden. Misschien een schrale troost, als we een keer echt aan de beurt zijn. Daarom kunnen we maar beter snel zorgen dat de mensheid verspreid is over het hele zonnestelsel, en het liefst nog daarbuiten. Dan betekent het einde van de wereld, tenminste niet: het einde van de mensheid.
Alles op aarde, enkele diepzeewormen uitgezonderd, is afhankelijk van de zon. Wat zou er gebeuren als van het ene op het andere moment de zon er niet meer zou zijn? Hoe lang zouden we in leven kunnen blijven? Een tijdlijn.
Acht minuten van zalige onwetendheid
De zon staat op ongeveer 150 miljoen kilometer, acht lichtminuten, van de aarde. De eerste acht minuten zouden we dus niets merken. Immers, het licht en de andere invloeden van de zon kunnen niet sneller dan de lichtsnelheid, ongeveer 300 000 km per seconde.
Wat zou er gebeuren als de zon er van het ene op het andere moment niet meer is?
Licht, zwaartekracht en de maan ‘verdwijnen’
Dan zou op de helft van de aarde die door de zon wordt beschenen, van het ene op het andere moment de nacht invallen en de sterren zichtbaar worden, als er tenminste geen wolkendek is. Ook de maan zou vrijwel onzichtbaar worden. Als het volle maan is, dat wil zeggen dat de maan het verste van de zon af staat, dan zou de maan nog 2,6 seconde langer zichtbaar zijn, de tijd die het licht nodig heeft om van de aardbaan naar de maan te reizen en weer terug, voor de eeuwige duisternis invalt. Alleen het zwakke licht van de sterren laat dan de maan nog oplichten.
Als de zon verdwijnt, betekent dat dat ook de zwaartekrachtsput van de zon in één klap verdwijnt. We merken dat door een lichte schok. De aarde beweegt niet meer om de zon, maar volgt nu een rechte lijn. Dat wil zeggen dat we elke nacht altijd dezelfde sterren zullen zien. De aarde blijft nog wel om zijn as draaien, maar er zijn geen seizoenen meer.
Langzamerhand zien we ook andere hemellichamen oplossen in het niets. Mercurius en Venus zijn al tegelijkertijd of enkele minuten na de zon verdwenen, binnen een half uur tot een uur volgt Mars. Na tien uur zijn zelfs Neptunus en Pluto onzichtbaar geworden. De sterren blijven uiteraard zichtbaar. Met een infraroodkijker blijven ook de reuzenplaneten zichtbaar. Jupiter straalt bijvoorbeeld meer dan twee keer zoveel energie (in de vorm van warmte) uit als de zon aan Jupiter geeft. Jupiter of een andere reuzenplaneet zal niet in staat zijn de aarde in te vangen. Daarvoor is de bewegingssnelheid van de aarde, die immers dicht bij de zon staat, met dertig kilometer per seconde te hoog.
Winter in de tropen
De temperaturen gaan nu snel dalen. Elke nacht daalt de temperatuur al een graad of vijf, bij een dik wolkendek, tot een graad of veertig, in woestijnklimaten. Nu de zon er niet meer is om deze afkoeling te stoppen, daalt na enkele dagen op het grootste deel van het landoppervlak de temperatuur tot onder het vriespunt. Gelukkig biedt de zee nog even respijt. Er is namelijk heel veel warmte opgeslagen in water en voordat die warmte verdwenen is, gaat er veel tijd voorbij. Nu de lucht snel afkoelt, vormt de waterdamp sneeuw.
Het gaat overal sneeuwen, eerst in de buurt van de polen en uiteindelijk ook op de evenaar. Binnen een week is de gemiddelde temperatuur op aarde dertig graden onder nul. Er vallen in tropische landen binnen een week miljarden doden, omdat de mensen daar deze kou niet gewend zijn en zich nauwelijks kunnen beschermen. De ijskap op Antarctica en op de Noordelijke IJszee breidt zich snel uit naar de tropen. Op zee en op kleine eilanden in de tropen blijft het klimaat nog het langste behaaglijk. Dan, na enkele weken, vriest de zee overal dicht. Ook in landen als Nederland geven kolen- en gascentrales het op als de temperaturen Siberische diepten bereiken. Met gevaar voor eigen leven proberen de technici de centrales zo lang mogelijk nog te laten werken. Nederland en België veranderen in een levenloze ijswoestijn vol doodgevroren dieren en mensen. Zaden in rust en winterharde bomen kunnen het nog enkele tientallen jaren of langer volhouden. In feite wordt biologisch materiaal zo goed gehouden. Alleen in de Limburgse mergelgrotten en andere mijnen kunnen overlevenden nog even schuilen, tot ook hun voedsel en energie opraakt. En de lucht.
Zonder de zon zou de aarde veranderen in een ijzige zwerfplaneet.
Atmosfeer bevriest
Dit was de laatste effectieve rem. Nu alle water bevroren is en de aardoppervlakte bedekt is met een isolerende sneeuwdeken, is er weinig meer dat de afkoeling tot in de buurt van het absolute nulpunt kan stoppen. Daalt de temperatuur tot ver onder de honderd graden onder nul, dan bevriest eerst de kooldioxide, dan de stikstof en uiteindelijk de zuurstof. Als alle lucht bevriest, ontstaat een dikke laag sneeuw. Kooldioxide vormt maar 0,04% van de atmosfeer, dus het kooldioxidelaagje is maar een dun laagje rijp, enkele millimeters. Vervolgens wordt eerst de zuurstof (onder de 82 kelvin, 82 graden boven het absolute nulpunt dus) en dan de stikstof (79 kelvin) vloeibaar.
De aarde wordt dan bedekt door een zee van vloeibare zuurstof en stikstof van ongeveer tien meter diep. Dit gebeurt na enkele maanden. Overlevenden moeten dus niet alleen voldoende voedsel en energie hebben, maar ook over reservelucht beschikken of ruimtepakken om zuurstof te “oogsten”. Het is natuurlijk nog veel slimmer om onderaardse kwekerijen te bouwen, zo komen de overlevenden zowel aan zuurstof als voedsel. Als de temperatuur daalt tot onder de twintig kelvin, zal ook deze zee bevriezen. Zowel bij het vloeibaar worden als het bevriezen van de lucht komt de nodige warmte vrij.
IJsland: het beloofde land
Aardwarmte, op dit moment leverancier van twee procent van alle energie op aarde, wordt dan de enige energiebron die we aan kunnen spreken. IJsland bestaat grotendeels uit vulkanen en het land beschikt over heel veel aardwarmte. Sterker nog: het land draait er voor het grootste deel op. Je wilt als overlevende dus graag in IJsland of in de buurt van een of andere actieve vulkaan zitten. De Vulkaaneifel is een goede kandidaat. Dus verdwijnt de zon, boek dan snel een enkele reis Reykjavik. Of graaf een diepe tunnel onder je vakantiehuisje op de Vesuvius.
Aardwarmte als reddende engel
Deze aardwarmte houdt echter ook de aarde een beetje warm. Op dit moment geeft de aarde ongeveer een tiende watt per vierkante meter vermogen af. Dat is heel weinig. Als mens produceer je 200 watt, ongeveer evenveel vermogen als een half voetbalveld aan aardwarmte ontvangt. Maar dankzij de dikke isolerende ijsdeken van atmosfeer en dichtgevroren oceanen is er ook niet erg veel nodig om diep onder de oppervlakte warm te blijven. Er werd tot voor kort gedacht dat na maximaal duizend jaar de oceanen geheel dicht zijn gevroren[1].
Nu weten we dat het iets genuanceerder ligt, zie dit artikel. Aan de oppervlakte van de aarde zal uiteindelijk een evenwichtstemperatuur van dertig kelvin bereikt worden, wat betekent dat een deel van de lucht vloeibaar zal blijven, waarop zuurstof- en stikstofijs drijven. Als de aarde 3,5 maal zo zwaar zou zij als nu, zouden de oceanen vloeibaar blijven. Na ongeveer duizend jaar zullen de abyssale vlakten dus geheel dichtgevroren zijn, maar de kans is zeker groot dat in de buurt van subductiezones, waar twee aardplaten uit elkaar worden getrokken, toch kleine delen van de oceaan vloeibaar blijven. Door de afkoeling zullen de aardplaten vermoedelijk veel dikker worden. Het vulkanisme wordt zo veel explosiever. Overlevenden zullen dus waarschijnlijk in kleine kolonies wonen rond vulkanische hotspots. Energie zal dé beperkende factor zijn. Het zal van levensbelang worden om alternatieve energiebronnen, zoals kernfusie, aan te boren. Aan de andere kant: de enkele duizenden overlevenden kunnen uiteraard veel langer doen met de uranium- en thoriumvoorraden dan wij.
Onzacht val je op de grond. Je ziet dat een grijze massa de poten van je bed aan het opeten is. In paniek ren je je huis uit. De hele straat zakt weg. Dan vallen er plotseling gaten in je kleren… Nanorobotjes zijn ongeveer zo klein als een virus en beloven veel: een revolutie in het winnen van grondstoffen, industrie en geneeskunde om maar wat te noemen. Wat zou er gebeuren als ze op hol slaan en bijvoorbeeld besluiten een ontbijtje mens te proberen?
Nanotechnologie
Dingen verkleinen heeft grote voordelen. Je hebt veel minder energie en grondstoffen nodig om hetzelfde te bereiken. Zo kan een goede zakjapanner meer dan de kolossale ENIAC-computer die met 30 ton een complete huiskamer in beslag nam. De kleinst denkbare schaal op dit moment is die van het individuele atoom. Nanotechnologie is techniek die dingen tot op atoomniveau gericht manipuleert. Nanotechnologie belooft daarmee enorme voordelen, want alles om ons heen is te vervaardigen door atomen op een andere manier te schikken. Geen wonder dat overheden overal ter wereld vele miljarden in onderzoek naar nanotechnologie pompen.
Nanobots kunnen erg nuttig zijn om kankercellen te vernietigen of hartaanvallen te voorkomen.
Alle onderdelen, zoals motoren, batterijen en grijparmen zijn opgebouwd uit groepjes atomen. Het vergt een enorm gepriegel om dingen op nanoschaal te bouwen of te manipuleren. Zo heb je een elektronenmicroscoop met een scherpe tip nodig om individuele atomen te zien en te verschuiven. Daarom maken veel onderzoekers gebruik van kant-en-klare onderdelen als enzymen (natuurlijke nanobots, als het ware), koolstofnanobuisjes en dergelijke. Veel onderzoekers zien het meeste in oppervlakken met nanoeigenschappen. Dit is inderdaad het makkelijkst (oppervlaktes met nanostructuren kan je gewoon etsen of printen, zoals nu met chips gebeurt) en ook safe.
Voor veel toepassingen zijn nanorobots echter interessanter. Zo zou een zwerm nanorobots het leven van patiënten kunnen redden door bloedstolsels en aderverkalking weg te beitelen of kankercellen uit te moorden. Ook kan je nanomijnwerkers goudatomen laten zoeken terwijl jij slaapt. Omdat nanorobots zo lastig te bouwen zijn, ligt het voor de hand nanorobots andere nanorobots te laten bouwen. Zo hoef je immers maar één nanorobotje te bouwen, dat zichzelf vervolgens kopieert.
Grey goo
In het grey goo doemscenario, bedacht door nanoprofeet Eric K. Drexler in zijn boek Engines of Creation ontsnappen zich zelf vermenigvuldigende nanorobots. Drexler heeft daar overigens nu grote spijt van, hij vindt dat andere nanogevaren veel urgenter zijn. Ze kunnen voldoende energie opwekken om de atomen die ze nodig hebben op te sporen en te gebruiken om nieuwe nanorobots te bouwen. Alles om hen heen is grondstof om meer kopieën van zichzelf te maken. Alles in hun bereik: huizen, bomen, mensen, rotsen, lucht – verandert in een wriemelende massa nanobots. Er is geen redden meer aan. Zelfs het laten vallen van een atoombom helpt niet: de drukgolf verspreidt de nanobots zelfs nog verder. In een tijdsbestek van enkele weken of maanden is de hele planeet overdekt met nanobots die de aarde en zijn bewoners tot op het bot (en verder) afkluiven. Astronauten aan boord van de ISS zien hoe de hele aarde verandert in een zwarte klont.
Reëel?
Er is op dit doemscenario uiteraard het nodige aan te merken. Zo is energie op nanoschaal op veel plekken schaars. Kernenergie is uitgesloten, tenzij de nanobots een grote kerncentrale construeren m.b.v. bijvoorbeeld chemische energie. Ook kernfusie zou in theorie mogelijk zijn. Chemische energie is zeer schaars. Om een nanobot zichzelf met behulp van chemische energie te laten kopiëren, vereist een veelvoud van de hoeveelheid atomen als brandstof. Een ander fundamenteel probleem is hoe de nanorobots van de afvalwarmte af kunnen komen. Atomen herschikken vereist de nodige energie. Al te hard kunnen nanobots dus niet groeien zonder zichzelf in de problemen te brengen. Langzaam groeiende nanobots kunnen zonlicht gebruiken als energiebron. Er bestaan op dit moment al zonnepanelen die efficiënter zijn dan planten. Ook langzaam replicerende nanobots hebben vervelende gevolgen: omdat ze zo klein zijn als bacteriën, zijn ze nauwelijks te vinden en dus onuitroeibaar.
Technisch is grey goo in de middellange toekomst denkbaar. Sterker nog, onze aarde is al verzadigd met biologische replicators die bijna alles kunnen omzetten in zichzelf: bacteriën.
An de andere kant: iemand zal zo dom (en technisch briljant) moeten zijn om een volledig onafhankelijke nanorobot die zichzelf kan vermenigvuldigen te bouwen. Onderzoekers verwachten dat dit met strenge regelgeving te voorkomen is en productieprocessen zo te ontwerpen, zodat er geen losse reproducerende robots op nanoschaal hoeven te bestaan. Ter geruststelling: een universele nanobot die van heel veel materialen kan leven, is vermoedelijk uiterst lastig, zo niet onmogelijk te bouwen.
Roodgloeiende lavastromen, sissende stoomwolken en tot duizenden kilometers verderop asregens. IJsland? De Vesuvius? Nee, de Vulkaaneifel, op minder dan honderd kilometer van de Nederlandse grens, bijna dertienduizend jaar geleden. De Eifelvulkanen barsten elke tien- tot twintigduizend jaar uit. Tot nu toe ontsprongen we de dans. Wat zijn de gevolgen als deze slapende vulkaan weer uitbarst?
Noord-Europa lijkt veilig te zijn voor vulkanisme. De dichtstbijzijnde actieve vulkanen, de Siciliaanse Etna en de IJslandse Katla en Eyjafjällajökull, liggen op een comfortabele tweeduizend kilometer afstand. Niets aan de hand dus. Echter: schijn bedriegt. Bij de laatste uitbarsting werd er maar liefst drie vierkante kilometer rots uitgeblazen.
Vulkaaneifel
Vlak over de grens ligt de Duitse Vulkaaneifel, een natuurgebied dat wordt gekenmerkt door kleine ronde meertjes, laachen (van het Latijnse lacus, meer), golvende heuvels en warme bronnen. De Duitsers kunnen hier hun obsessie voor Heilbronnen en andere kuuroorden maximaal uitleven. Maar weinig mensen staan er bij stil dat hier al vele miljoenen jaren een actief vulkaangebied ligt dat elke tien- tot twintigduizend jaar Europa bedekt met een fijne aslaag. In teegenstelling tot vulkanen als de IJslandse Katla en de Italiaanse Vesuvius, die keer op keer op dezelfde plaats uitbarsten, wurmt de hot spot die het vulkanisme in Centraal-Europa veroorzaakt, elke keer op een andere plaats omhoog. Diep onder de aarde verzamelt zich magma, dat zodra de onderaardse druk voldoende is om de aardkorst te doorboren, een enorme magmaontploffing veroorzaakt waarbij de magmakamer de lucht in vliegt.
De gevolgen van een vulkaanuitbarsting in het hart van West-Europa
Tienduizend jaar geleden was Europa nog dun bevolkt door jager-verzamelaars en een enkele neolithische landbouwer. In heel Nederland woonden misschien vijftigduizend mensen. De uitbarsting had dan ook weinig destructieve gevolgen.
12.900 jaar geleden zag de Vulkaaneifel vlak over de grens er zo uit. Staat de volgende uitbarsting er aan te komen?
Nu is dat wel anders. Vlak bij de Vulkaaneifel ligt het dichtbevolkte Ruhrgebied, Limburg, Luxemburg en de oostelijke Belgische provincies, waar samen meer dan tien miljoen mensen wonen. Besluit de hotspot zich weer een weg naar de oppervlakte te banen, dan betekent dat de inwoners van het dichtstbevolkte gebied in Europa te maken zullen krijgen met zware aardbevingen, dodelijke pyroclastische stromen die alles op hun weg verschroeien, lavastromen en een bombardement met vulkanische bommen. De dikke asafzettingen blokkeren de Rijn, waardoor enorme overstromingen ontstaan (12.900 jaar geleden leidde dit tot de vorming van en stuwmeer en, toen de natuurlijke dam doorbrak, een vele meters hoge vloedgolf).
Gelukkig is dit gebied vrij arm aan kerncentrales, maar vlak bij de Limburgse grens staat de centrale van Jülich. Ook vlakbij het vulkanische gebied staat de centrale van Mülheim. Toch dateert de laatste zeer zware aardbeving in Limburg nog van enkele eeuwen terug (een lichtere aardbeving sloeg in 1992 toe). Als deze niet bestand zijn tegen de enorme aardschokken die de vulkanische eruptie met zich mee zal brengen, zal dit mogelijk leiden tot een meltdown. Ontwerpers beschouwen het westelijk deel van Duitsland als een lage-risicogebied voor aardbevingen.
Hoe groot is de kans?
De Eifelvulkaan kan morgen uitbarsten. De vulkaan kan ook nog bijna tienduizend jaar een slapend bestaan blijven leiden. Duitse geologen klagen steen en been over de nonchalante houding van de Duitse autoriteiten. Eén ding is zeker. Vroeg of laat zal de vulkaan in de Eifel weer ontwaken en dood en verderf zaaien. Mogelijk heeft het niets bijzonders te betekenen, maar de grond in de Eifel komt elk jaar enkele millimeters omhoog…
We worden omringd door enkele zware sterren die op het punt staan te ontploffen als super- of zelfs hypernova. Welke sterren zijn dit en wat zijn de gevolgen voor het leven op aarde?
Hoe ontstaan nova’s, supernova’s en hypernova’s? Dit artikel gaat dieper in op de processen achter deze kosmische explosies.
Wat gebeurt er als een nova vlak bij ons ontploft?
Een nova is een vrij kleinschalige ontploffing. Weliswaar zou er van het leven op aarde en onze oceanen en dampkring weinig overblijven als de zon in een nova verandert, maar nova’s komen alleen voor in dubbelsterren die toch al weinig barmhartig zijn voor planeten en de zon heeft geen metgezel. Stel dat een van de meest nabije dubbelsterren, Alfa Centauri A en B of Sirius A en B, die op enkele lichtjaren afstand van de aarde liggen, in een nova zou veranderen, dan zou de helderheid met factor 100.000 toenemen. De ster zou dan even helder schijnen als de volle maan. Spectaculair, maar niet echt bedreigend. Ook vertonen beide sterren niet de neiging een nova te vormen, daarvoor staan de dubbelsterren te ver van elkaar af.
Supernova’s en gammaflitsen
Een supernova is veel gevaarlijker. Volgens astronomen betekent een supernova die binnen enkele honderden lichtjaar van de aarde ontploft en een gammaflits op de aardse atmosfeer neer laat dalen een ongekende natuurramp.
Eta Carinae staat op het punt van exploderen. Gelukkig bevindt deze hypernova-in-spe zich op veilige afstand en is niet op ons gericht.
De gammaflits vernietigt in een fractie van een seconde de beschermende ozonlaag en laat de zuurstof en stikstof in de atmosfeer met elkaar reageren tot het verstikkende bruine gas stikstofoxide, dat wanneer het met water in aanraking komt salpeterzuur vormt. Enkele onderzoekers (overigens een kleine minderheid) denken dat de grote uitstervingsgolf tussen de geologische tijdperken Ordovicium en Siluur veroorzaakt is door een super- of hypernova in de buurt. De rode reuzenster Betelgeuze (Alfa Orionis) in het sterrenbeeld Orion staat, astronomisch gesproken, op het punt van ontploffen als supernova. Het goede nieuws: deze enorme ster die als hij op de plaats van de zon zou staan, de aarde, Mars en zelfs de planetoïdengordel op zou slokken, staat op meer dan zeshonderd lichtjaar van de aarde. Als Betelgeuze ontploft, betekent dat dus spectaculair vuurwerk, een tweede volle maan, maar geen dodelijke gammaflits richting aarde, ook omdat Betelgeuze niet op de aarde is gericht. Wel zijn er mogelijk effecten te verwachten die lijken op een zware zonnestorm als gammastraling de aardse atmosfeer raakt.
Hypernova steriliseert groot deel Melkweg
Een hypernova is een supernova op steroïden. De gevolgen van een hypernova zijn dus veel ernstiger. Sterren van vele tientallen zonsmassa’s of meer (het maximum is honderdtwintig zonsmassa’s, de Eddingtonlimiet, daarboven blaast de ster zichzelf uit elkaar) bereiken in hun kern zulke hoge temperaturen dat de ster in recordtijd opbrandt. Het einde van een zeer zware ster is verwoestend: er ontstaat een neutronenster, zwart gat of, na een antimaterie-ontploffing, blijft er zelfs helemaal niets over. Kortom: daar kan je maar beter enkele duizenden lichtjaren bij uit de buurt zitten.
De dichtstbijzijnde ster die in een hypernova kan veranderen is Eta Carinae op ongeveer achtduizend lichtjaar afstand. De reuzenster is nu al behoorlijk instabiel met geregelde explosies, de laatste in 1840. Astronomen verwachten dat deze kosmische bom binnen korte tijd kan ontploffen. Ontploft Eta Carinae, dan ontstaat een vernietigende gammaflits die als hij op aarde was gericht, een hoeveelheid gammastraling, groter dan de dodelijke dosis zou afgeven en vermoedelijk weinig heel zou laten van de beschrmende ozonlaag. Het blijkt echter dat de draaias van deze ster niet op de aarde gericht is, dus we ontspringen, zo lijkt het, ook hier de dans.
