Waar lag jouw achtertuin miljoenen jaren geleden?

Een internationaal team aardwetenschappers onder leiding van de Utrechtse hoogleraar Douwe van Hinsbergen bouwde een online tool waarmee je voor elke willekeurige plek op Aarde kunt zien op welke breedtegraad deze lag in het verre verleden, tot de hoogtijdagen van het oercontinent Pangea, 320 miljoen jaar terug. Als basis hiervoor dient het Utrecht Paleogeography Model, dat verreweg de meest gedetailleerde reconstructie mogelijk maakt voor complexe gebergtes en verdwenen aardplaten. De ongekende nauwkeurigheid van deze tool biedt talloze mogelijkheden, zoals voor reconstructies van de ontwikkeling en weerbaarheid van biodiversiteit, en legt de basis voor onze kennis over klimaatevolutie. “De volgende keer dat je op reis gaat, kijk dan eens op Paleolatitude.org welke reis je bestemming zelf heeft afgelegd.”

Latitude, of breedtegraad, bepaalt de invalshoek van zonnestralen en daarmee ook het plaatselijke klimaat. Aardwetenschappers die reconstructies van het klimaat in het verre verleden maken uit sporen in gesteenten moeten weten waar die gesteenten toen lagen. En dat is vaak niet dezelfde plek als vandaag want de tektonische platen kunnen flinke afstanden afgelegd hebben. Zo doen Utrechtse aardwetenschappers onderzoek aan 245 miljoen jaar oude flora en fauna in Winterswijk, die leefden in een omgeving die heel veel lijkt op de Perzische golf van vandaag: woestijn en tropische zee. Komt dat omdat toen het klimaat bij ons zoveel warmer was? Of lag Nederland op de breedtegraad van Arabië? Zes jaar geleden lieten ze al zien dat het laatste het geval was.

Stap vooruit

In een minder ver verleden ondernamen de Utrechtse aardwetenschappers al eens een poging om dit soort reconstructies in één model te vangen. Nu is er een nieuw model dat veel verfijnder is: de onderzoekers hebben als het ware de resolutie van hun reconstructies flink verhoogd. Zo zijn nu ook de omzwervingen van kleine tektonische platen verwerkt, evenals die van 'verloren continenten'. Die laatste, zoals Groot-Adrië, de Tethysche Himalaya of Argoland, hebben hun sporen achtergelaten in de vorm van opgeplooide gesteenten in de gebergten van respectievelijk de Middellandse Zee, de Himalaya en Indonesië. Van Hinsbergen: "Daarmee is nu voor het eerst een echt wereldwijd model beschikbaar gekomen waarmee je die gesteenten kunt koppelen aan hun oorspronkelijke platen, die sindsdien zijn verdwenen in de aardmantel. De wereldreis van die gesteenten kan nu ook worden gevolgd."
 

Magneetveld

Het maken van deze paleogeografische reconstructies gebeurt in twee belangrijke stappen. Van Hinsbergen bouwde allereerst reconstructies die laten zien hoe platen ten opzichte van elkaar bewogen, door de opgeschoven plakken geplooid gesteente in de gebergtes als het ware weer te ontvouwen en naast elkaar te leggen. “Maar vervolgens wil je die hele reconstructie ook kunnen plaatsen op de juiste breedtegraad. Dat is enorm belangrijk voor bijvoorbeeld klimaatonderzoek,” verduidelijkt coauteur Bram Vaes, werkzaam bij het onderzoeksinstituut CEREGE in Aix-en-Provence, Frankrijk. Voor de tweede stap in de reconstructie maken aardwetenschappers daarom dankbaar gebruik van de magnetische informatie die is opgeslagen in oud gesteente. “Want de hoek die het aardmagnetisch veld met het aardoppervlak maakt verandert geleidelijk van de polen naar de evenaar en hangt dus samen met de breedtegraad. En in veel gesteenten zitten magnetische mineralen die de richting van het magnetisch veld ter plekke hebben ‘vastgelegd’ op het moment dat het gesteente werd gevormd. Dus daarmee kunnen we bepalen op welke breedtegraad zo’n steen is ontstaan.” In combinatie met methoden om de ouderdom van gesteente te bepalen, kunnen aardwetenschappers zo een gedetailleerd beeld schetsen van de omzwervingen die de tektonische platen, en de gesteenten daarop, hebben gemaakt.

Tekst gaat verder onder video

Legenda:

Bruin: huidige continentale korst die boven water ligt
Lichtbruin: verdunde en gereconstrueerde continentale korst, grotendeels onder water
Donkerbruin: cratons/zeer oude continentale korst
Lichtblauw: oceaankorst
Blauw: verdikte oceaankorst door vulkanisme
Donkerblauw: fragmenten van oceaankorst die nu op het land gevonden worden (ofioliten)

Welke breedtegraden werden als eerste onbewoonbaar, en welke werden juist toevluchtsoorden?

Biodiversiteit

Behalve voor klimaatonderzoek hebben dit model en de bijbehorende webtool nog een belangrijke andere toepassing. Al die opgeplooide gesteenten in gebergten zijn rijk aan fossielen. Door de verbeterde webapplicatie op Paleolatitude.org kunnen paleontologen nu met hun vondsten bijvoorbeeld in detail bepalen hoe de biodiversiteit zich ontwikkeld heeft over verschillende breedtegraden heen en dus in verschillende klimaten. “Hiermee kunnen we bijvoorbeeld laten zien wat er met de wereldwijde biodiversiteit gebeurde tijdens en na massa-uitstervingen in het verleden, bijvoorbeeld doordat de aarde sterk opwarmde of afkoelde,” aldus coauteur Emilia Jarochowska, paleontoloog aan de Universiteit Utrecht. “Welke breedtegraden werden als eerste onbewoonbaar, en welke werden juist toevluchtsoorden?” Voor de bekende massa-uitstervingen zijn daar scenario's voor, maar die waren moeilijk te toetsen vanwege de onzekerheid over de paleogeografische positie van de fossielen. “Met het nieuwe model hebben we veel meer zekerheid en verschuift ons begrip van biodiversiteit van ééndimensionaal, dus alleen door de tijd heen, naar driedimensionaal, dus ook in de ruimte. Daaruit kunnen we belangrijke lessen leren voor de weerbaarheid van biodiversiteit in het heden.”

Het model gaat helemaal terug tot de hoogtijdagen van het supercontinent Pangea, 320 miljoen jaar geleden. In de toekomst gaat het uitgebreid worden terug tot de 'Cambrische explosie' van complex leven, 550 miljoen jaar geleden.

Artikel

Douwe J.J. van Hinsbergen, Bram Vaes, Lydian M. Boschman (…), Emilia B. Jarochowska, ‘Paleolatitude.org 3.0: a calculator for paleoclimate and paleobiology studies based on a new global paleogeography model’, PLOS One, 10.1371/journal.pone.0346817