Krijtwolken

Al bijna een kwart eeuw menen geologen dat de dinosauriërs in één klap het loodje legden door een meteorietinslag in Mexico, 65 miljoen jaar geleden. Die zekerheid staat ter discussie.

Zeg niet tegen een geoloog dat de aarde plat is. En bestrijd ook liever niet dat de dinosauriërs 65 miljoen jaar geleden zijn uitgestorven doordat een meteoriet insloeg op aarde. Die `inslaghypothese' is pas twintig jaar geleden voor het eerst geformuleerd, maar heeft dankzij een vracht bewijsmateriaal voor veel geologen intussen de status van wetenschappelijk feit.

Dus is het niet verwonderlijk dat de Amerikaanse geologe Gerta Keller veel aandacht trok met een frontale aanval op de inslaghypothese, drie weken geleden in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS, 16 maart). Keller, verbonden aan Princeton University, heeft nooit geloofd dat de meteoriet die 65 miljoen jaar geleden in Mexico de Chicxulubkrater sloeg de oorzaak was voor het uitsterven van de dinosauriërs en tal van andere soorten. Zij ziet haar gelijk bewezen nu ze in een boorkern in de krater resten heeft gevonden van een type eencelligen (foraminiferen) dat samen met de dinosauriërs is uitgestorven. Die foraminiferen liggen bovenop de puinlaag die bij de inslag is gevormd. Na Chicxulub moeten een of meer andere meteorieten zijn ingeslagen, meent Keller. Ze veronderstelt dat ook grootschalig vulkanisme en klimaatverandering een rol hebben gespeeld bij het grote sterven. Misschien, schrijft Keller, was de inslag `het strootje dat de rug van de kameel heeft gebroken en niet een catastrofale moordaanslag op een bloeiende gemeenschap'.

Voorstanders van de inslagtheorie zijn not amused. In de strijd die is opgelaaid naar aanleiding van de bevindingen van Kelller beschuldigen de kampen elkaar van vals spel. Bewijsmateriaal zou op een onwetenschappelijke manier zijn geïnterpreteerd en zelfs zijn achtergehouden.

Is Keller een querulant? Wie te rade gaat bij de gevestigde orde in de geologie zou die indruk kunnen krijgen. ``De feiten zijn niet te weerleggen'', zegt Henk Brinkhuis, geoloog aan de Universiteit Utrecht. ``Al die organismen naderen het einde van het Krijt. Dan is het bóem en er komt niks overheen.'' Collega Jan Smit, die naam maakte met zijn bewijsvoering voor de inslaghypothese, noemt Keller zelfs een oplichter. Toch klinkt soms ook twijfel door. ``Je kunt niet alles toeschrijven aan die ene grote klap'', zegt John Jagt, conservator aan het Natuurhistorisch Museum in Maastricht. ``Je mag de ogen niet sluiten voor het feit dat er al ver voor de inslag van alles gaande was.''

rep en roer Luis en Walter Alvarez lanceerden begin jaren tachtig als eersten de inslaghypothese. Ze brachten de geologie in rep en roer met hun artikel over de vondst van een iridiumrijke kleilaag in de Apennijnen (Science, 1980). Volgens vader en zoon Alvarez is de laag afkomstig van een meteoriet met een diameter van circa tien kilometer die bij zijn inslag op aarde is ontploft. Het puin en stof dat vrijkwam zou de aarde een half jaar hebben verduisterd. Fotosynthese werd onmogelijk, planten bezweken, dinosauriërs hadden geen voedsel meer en stierven uit. Daarmee kwam een einde aan het Krijt en begon het Tertiair, het tijdperk van de opkomst van de zoogdieren.

Geologen moesten even slikken. Zij waren gewend grote zaken als het uitsterven van diersoorten te verklaren met geologische processen die zich over miljoenen jaren uitstrekken (gebergtevorming door botsing van continenten bijvoorbeeld), processen ook die zich vandaag de dag nog op dezelfde wijze doen gelden (spreiding van de oceaanbodem met enkele centimeters per jaar). Wetenschappers hadden decennialang gespeculeerd over het uitsterven van dinosauriërs door uiteenlopende oorzaken als de aantasting van eierschalen of een kouder klimaat. Alvarez en Alvarez verklaarden met één catastrofe aan het begin van de voedselketen het uitsterven van talloze soorten tegelijk. ``Het bekende domino-effect'', zegt Henk Brinkhuis. ``Die elegantie was van doorslaggevend belang voor het succes van de theorie.''

Al snel stapelden de aanwijzingen zich verder op. De iridiumlaag uit de Apennijnen lag ook elders in de wereld. Intussen is het typerende kleilaagje op meer dan 250 plaatsen gevonden, schat Jan Smit. In 1983 stelde de Amerikaanse geoloog Bruce Bohor vast dat de laag ook mineralen bevat die zich alleen vormen bij de extreem hoge druk van een ontploffing of inslag (geschokte kwarts). Als begin jaren negentig in Zuidoost-Mexico de Chicxulubkrater wordt gedateerd, lijkt alles duidelijk.

Gestolde gesteenten (inslagmagma) op de bodem van de krater blijken tussen 64,9 miljoen en 65,1 miljoen jaar oud. Dat komt goed overeen met de leeftijd van de iridiumlaag van Alvarez en Alvarez. Het scenario van een grote klap waarbij het licht uit gaat is voortaan standaardkost in geologische tekstboeken.

Maar Gerta Keller heeft nooit vertrouwen gehad in die tekstboeken. Begin jaren negentig publiceerde zij al over zogeheten planktonische foraminiferen (zie afbeelding), eencellige organismen die de inslag zouden hebben overleefd en in de bodem dus konden worden teruggevonden boven de grens tussen Krijt en Tertiair (K/T-grens).

Toen een internationale groep onderzoekers in 2001 uit de grond van het Mexicaanse schiereiland Yucatán een boorkern met een diepte van 1.511 meter omhoog haalde, stond Keller vooraan om de monsters te analyseren. Circa 800 meter onder het aardoppervlak werd een honderd meter dikke laag aangetroffen, bestaande uit gestold en vervormd gesteente dat ooit op de bodem van de Chicxulubkrater lag. Dat deze laag is gevormd bij de inslag van een meteoriet bestrijdt niemand. Maar de vondst van een sedimentlaag van een halve meter dik, bovenóp deze inslagresten, veroorzaakte wel commotie.

In Kellers controversiële PNAS-publicatie staat de interpretatie van deze laag centraal. Zij meent dat zich na de inslag in de krater een binnenzee heeft gevormd van meer dan honderd meter diep. De sedimentlaag van een halve meter zou zich daar in circa 300.000 jaar hebben opgestapeld. In de laag vond Keller waarop zij had gehoopt: foraminiferen die aan het einde van het Krijt zijn uitgestorven. De Chicxulub kan hun uitsterven – en ook dat van de dino's – dus niet veroorzaakt hebben, concludeert zij.

Dat is tegen het zere been van Jan Smit. Medio jaren tachtig al rapporteerde hij dat de meteorietinslag destijds gevolgd is door enorme vloedgolven (tsunami's) of onderzeese lawines (turbidieten). Een dergelijke vloedgolf verklaart volgens Smit ook de sedimentlaag van een halve meter die Keller gevonden heeft. Als een van de hoofdonderzoekers van het boorproject in de Chicxulubkrater had Jan Smit, net als Gerta Keller, direct toegang tot de boorkern.

Smit vecht de authenticiteit aan van de restanten van foraminiferen die Keller heeft gevonden. Op zijn computer in zijn werkkamer op de Vrije Universiteit laat hij zien hoe groot de gelijkenis is tussen een van de twintig kalksteenkamertjes van de foraminifeer Plummerita hantkeninoides en een dolomietkristal van vergelijkbare omvang (0,2 millimeter, zie afbeelding). Volgens Smit tonen Kellers foto's van foraminiferen in de PNAS-publicatie in werkelijkheid dolomietkristallen. ``Pure oplichterij'', oordeelt hij. Keller werpt tegen dat fossiele foraminiferen in deze laag moeilijk te traceren zijn. Dolomietkristallen lijken niet eens op [delen van] foraminiferen, stelt zij op de website www.geolsoc.org.uk (trefwoord Smit of Keller).

Daarmee is een wetenschappelijke discussie ontaard in een welles nietes. Maar de PNAS is toch een gerenommeerd wetenschappelijk blad, dat volgens een systeem van peer review artikelen door vakgenoten laten screenen voordat tot publicatie wordt overgegaan? Smit: ``Tussen de mensen die naar het stuk gekeken hebben zaten geen specialisten op het gebied van foraminiferen. Ze hebben blijkbaar de foto's gezien en gedacht: `het zal wel'.''

Wie heeft er gelijk? Eén controversiële boorkern is te mager om dat uit te maken. Keller zal met aanvullende aanwijzingen moeten komen eer geologen een theorie waarvoor twee decennia lang veel bewijzen zijn verzameld in twijfel willen trekken. Om het mondiale kleilaagje iridium te verklaren heeft Keller een tweede grote inslag nodig, circa 300.000 jaar na de `Chicxulub'. Het is natuurlijk niet onmogelijk dat die er is geweest, onwaarschijnlijk is het wel. Astronomen schatten de inslagkans van een dergelijke meteoriet op eens in de 100 miljoen jaar.

vulkanen Toch staat Keller niet alleen met haar twijfels over de inslaghypothese. Een aantal geologen heeft zich de afgelopen jaren afgevraagd of het massale sterven aan het einde van het Krijt volledig kan worden toegeschreven aan één grote knal.

Zo stelde een team onder leiding van de Fransman Courtillot vier jaar geleden in Earth and Planetary Science Letters de ouderdom van de Deccan Traps, een enorm basaltplateau in India, op 65,2 miljoen jaar. Basalt is gestolde magma en de gloeiende vuurzee die werd uitgespuugd zou evengoed verduistering en massale sterfte veroorzaakt kunnen hebben, zo meent Courtillot.

Smit bestrijdt dat een vulkaanuitbarsting de mondiale aardlaag met iridium kan verklaren. ``Die laag bestaat niet alleen uit iridium, maar ook uit tal van andere metalen'', zegt hij. ``De concentraties en de isotopensamenstelling ervan wijzen op gesteente dat niet uit het binnenste van de aarde omhoog is gekomen. Bovendien kunnen vulkanen niet de gigantische explosieve kracht genereren die vrijkomt bij een meteorietinslag, en die nodig is om geschokte kwarts te vormen.''

Toch staat vast dat de vulkanen die de Deccan Traps vormden zijn uitgebarsten kort voordat de meteoriet op aarde insloeg. Het onderscheiden van de gevolgen van de ene ramp en die van de andere lijkt een heksentoer. Daar komt bij dat sommige geologen menen dat de wereld in de laatste miljoenen jaren van het Krijt wilde schommelingen van het klimaat en de zeespiegel kende. Gerta Keller is één van hen en haar opvattingen op dit vlak zijn minder controversieel dan haar ideeën over de Chicxulub. Afgelopen maand betoogden Amerikaanse geologen op grond van onderzoek aan een boorkern voor de kust van de Amerikaanse staat New Jersey dat het Late Krijt niet het stabiele, warme klimaat te bieden had waarin dinosauriërs wereldwijd zouden kunnen floreren (Geological Society of America Bulletin, maart 2004).

Gaf een meteoriet een toch al verzwakt ecosysteem de laatste klap? John Jagt, conservator aan het Natuurhistorisch Museum in Maastricht, zocht de afgelopen jaren naar een antwoord in mergelgroeven tussen Maastricht, Aken en Luik. In het laatste tijdvak van het Krijt, het Maastrichtien (tussen 72 en 65 miljoen jaar geleden), lag hier een subtropische binnenzee met een diepte van vijf à tien meter. De conservator maakte een 800 pagina's tellende inventarisatie van het uitsterven van stekelhuidigen (Scripta Geologica, 1999-2000) in de regio. ``Ik heb heel wat nieuwe soorten stekelhuidigen naar familieleden kunnen vernoemen.''

Deze groep organismen is vooral interessant omdat stekelhuidigen in het ecosysteem van de Krijtzee zo ongeveer overal aanwezig zijn (van de bodem tot aan de oppervlakte). Jagt constateerde dat aan het einde van het Krijt meer dan de helft van de stekelhuidigen verdwijnt, maar dat uitsterven begint al 100.000 jaar vóór de K/T-grens. Natuurlijk kunnen soorten lokaal verdwijnen zonder echt uit te sterven, ongeveer zoals nu in Limburg gevreesd wordt voor de korenwolf. Maar omdat de stekelhuidigen zo algemeen aanwezig waren, vermoedt Jagt dat er meer aan de hand is. ``Het klimaat verandert en het zeewaterniveau fluctueert enorm'', zegt Jagt. Hij verzamelde nog meer aanwijzingen voor vroegtijdige stress in het ecosysteem. Zo vertoeven 100.000 jaar voor de K/T-grens plots tal van inktvisachtigen in Limburg. Tot dat moment leefden die dieren in de koude wateren van het Russische Platform (van Wit-Rusland tot de Oeral). Ook constateert hij dat in diezelfde periode voor de K/T-grens de zogeheten rudisten verdwijnen (een oesterachtige schelpsoort die lijkt op koraal), een fenomeen dat eerder ook bijna overal elders in de wereld is vastgesteld.

Ook Norman MacLeod, als paleontoloog verbonden aan het Natuurhistorisch Museum in Londen, meent dat tal van organismen het al ver voor de inslag zwaar te verduren hadden. MacLeod maakte enkele jaren geleden een uitputtende inventarisatie van het paleontologisch archief rond de K/T-grens (Journal of the Geological Society, 1997). MacLeod deelt dat `archief' in drie categorieën. In de eerste vallen de planktonische foraminiferen die zich goed handhaven gedurende het hele Krijt en in één klap verdwijnen aan het einde daarvan. Dan zijn er tal van organismen die het einde van het Krijt niet hebben overleefd, maar al in de laatste miljoenen jaren daarvan in verval raakten. Tot slot is er nog een categorie organismen die de inslag betrekkelijk ongeschonden doorstond (vissen, amfibieën en sommige voorgangers van hedendaagse reptielen).

reptielen Als de inslaghypothese correct is zal zij ook een verklaring moeten bieden voor dit selectieve uitsterven. En zo ver is het nog lang niet, erkent John Jagt. Hij vermoedt wel dat kleine reptielen het dankzij hun trage metabolisme wel drie maanden zonder veel eten konden uithouden, daarna was er waarschijnlijk aas genoeg. Ook amfibieën hadden betere overlevingskansen, omdat ze hun lichaamstemperatuur kunnen aanpassen en lichaamscellen tegen bevriezing kunnen beschermen.

Maar hoe zit het nu met de dinosauriërs? MacLeod deelt ze in de middelste categorie, die van dieren die gedurende het Krijt al miljoenen jaren een teruggang in diversiteit laten zien. Wel erkent hij dat het omploegen van oude afzettingen (door geologische processen) cruciale verstoringen kunnen veroorzaken in de paleontologische database.

Dinosauriërbotten worden meestal op het land gevonden. De onderste aardlagen zijn lang niet altijd de oudste. Fossielen van dinosauriërs zijn bovendien zeldzaam, en niet alle tijdvakken zijn even intensief nagespeurd. Dat is een heel verschil met de eindeloze lagen onverstoorde foraminiferen op de bodem van de oceaan. ``Daar kun je het paleontologisch archief naslaan als de bladzijden van een boek'', zegt Jan Smit. Kalium/Argon-isotopen zijn voor dinosauriërs vaak de best haalbare dateringsmethoden, erkent ook John Jagt. ``Dat is dus buitengewoon onbevredigend'', zegt hij. ``Je werkt dan nog altijd met onzekerheden van tussen 50.000 en 100.000 jaar. Daarin passen misschien wel zestig generaties dinosauriërs.''

Zo blijft de dinosauriër veroordeeld tot een bijrol in de verklaring van de mondiale ramp die hij symboliseert. Als bewijsmateriaal voor de grote klap zijn zijn fossiele resten niet doorslaggevend. Illustratief is de publicatie van een groep Chinese onderzoekers (Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2002) over de vondst van fragmenten van eierschalen van dino's in het Zuid-Chinese Nanxiong Basin. De resten lagen boven de K/T-grens. Bij ons leefden de dinosauriërs tot 62 miljoen jaar geleden, concludeerden de Chinezen.

Chinese en Amerikaanse geologen bestrijden deze conclusie. In the Journal of Geology (januari 2004) stellen Brenda Buck c.s. dat de eierschalen deel uitmaken van een afzetting die is gevormd tijdens het Krijt. Een modder- en puinstroom zou kunnen verklaren waarom de eierschalen later bovenop de veronderstelde K/T-grens terecht kwamen.

Zou het bewijs voor dinosauriërs in het Tertiar de gevestigde orde in de geologie op zijn kop zetten? Niet echt, meent Henk Brinkhuis ``Stel dat we er achter komen dat er een keer ergens een dinosauriër heeft doorgelopen. Dan hebben we nog steeds honderden andere plaatsen in de wereld waar organismen massaal uitsterven op de K/T-grens. De inslagtheorie is geen hypothese maar keihard feit.''