Opinie

Hoe een oud fort de wetenschap beschermt tegen meetfouten

Paleoklimatologie Het oude fort Hoofddijk, midden in het Utrecht Science Park, is de ideale plek om magnetische eigenschappen van gesteentes te meten, schrijft Appy Sluijs. Wat doe je als het fort wegens renovatie gesloten is?
'Dragonstone Beach', de kust bij het Baskische dorp Zumaia
'Dragonstone Beach', de kust bij het Baskische dorp Zumaia Foto Getty

Op onze universiteitscampus aan de oostkant van de stad Utrecht – vroeger heette die De Uithof maar tegenwoordig Utrecht Science Park – staat midden in de Botanische Tuinen Fort Hoofddijk, een van de forten van de Hollandse Waterlinie. In het fort is het magnetisch lab van het Departement Aardwetenschappen gehuisvest. Daar meten we magnetische eigenschappen van allerlei stenen.

Het magnetisch veld van de aarde is door de geologische tijd ontelbare keren omgewisseld. De magnetische zuidpool werd de magnetische noordpool en andersom. We weten ook wanneer die omkeringen precies plaatsvonden (door radiometrische dateringen). De richting van het magneetveld is ook vastgelegd in de sedimenten die in boorkernen zitten.
Voor de diepte in de boorkern waar zo’n omkering wordt gemeten kan dus heel nauwkeurig de ouderdom worden bepaald. ‘Het Fort’ is volledig vervaardigd van baksteen en cement en bij uitstek geschikt voor deze metingen omdat er geen metaal in zit dat gevoelige magnetische apparatuur kan verstoren.
Binnen het Spanc-project meten we in het fort de magnetische geleidbaarheid van sedimenten, een maat voor hoe sterk het sediment gemagnetiseerd wordt als het in een magnetisch veld wordt geplaatst. Feitelijk meet je hoeveel ijzerdeeltjes er in het sediment zitten en dat zegt niet veel meer dan hoeveel klei er in het sediment zit. Waarom wil ik dat weten?
Niet alleen het aardmagnetisch veld verandert van tijd tot tijd, ook de baan van de aarde om de zon. Soms is deze rond en soms ellipsvormig. In groot contrast tot de schijnbaar volledig willekeurige timing van de ompolingen, zijn deze veranderingen in de aardbaan zeer regelmatig. Astronomen hebben bepaald dat er bijvoorbeeld een cyclus is van zo’n 100.000 jaar waarin een ellipsvormige baan rond wordt en weer ellipsvormig. Er is nog zo’n cyclus van 400.000 jaar.

Aardbaan

Omdat die veranderingen in de aardbaan de zonne-instraling op elke plek op aarde een heel klein beetje verandert, verandert ook het klimaat. En dat gaat bijvoorbeeld gepaard met een beetje meer of minder neerslag, andere soorten algen, en een beetje meer of minder klei dat door rivieren of de wind naar oceanen wordt getransporteerd.

Deze veranderingen zien we ook terug in het sediment. Dit soort cycli (Milankovic cycli) zijn er ook van 21.000 en 41.000 jaar. Ze veroorzaken prachtig regelmatige patronen in sedimentpakketten die u wellicht wel eens in kustkliffen heeft gezien.
Als u net als ik Game of Thrones heeft gebinged, heeft u ze langs de strandkliffen gezien waarop Dragonstone Castle staat (zo kijk ik naar dat soort series, beroepsdeformatie ten top). In werkelijkheid is dit het strand van het Baskische dorp Zumaia waar de sedimentlagen vrijwel verticaal staan door de vorming van de Pyreneeën, en waar jaarlijks zo’n dertig tweedejaars Utrechtse studenten aardwetenschappen een veldwerkcursus doen.

De kick van het vinden van iets wat niemand ooit heeft gezien

Op Dragonstone Beach en in boorkernen kunnen we aantonen dat de patronen in het sediment samenhangen met de cycli van 21.000, 41.000, 100.000 en 400.000 jaar. Dit geeft ons geen absolute ouderdom zoals de magnetische omkering maar wel heel precies hoe snel het sediment werd afgezet en dus ook hoe snel veranderingen in het klimaat gingen. Relatieve tijd, zeg maar, Einstein had het kunnen uitvinden.

Een beetje meer klei

Dat aantonen kan op basis van data, gegenereerd op die sedimenten, zoals magnetische geleidbaarheid. Want, in de donkere lagen van Figuur 1 (zie hieronder) zit een beetje meer klei, wat zorgt voor een hogere geleidbaarheid. En omdat we deze cycli in verschillende boorkernen kunnen zien, kunnen we kernen van verschillende oceanen nauwkeurig aan elkaar verbinden in de tijd.

Dit Eocene sediment komt van een diepte van bijna 800 meter onder de zeebodem. De metingen zijn gedaan op plakjes sediment van 2 cm dik; daarom zijn er 5 datapunten voor elke 10 cm. De cycli van zo’n 40 cm dik werden veroorzaakt door de Milankovitch cyclus van 21.000 jaar. Oftewel, dit 150 cm lange interval van de boorkern beslaat ongeveer 80.000 jaar (magnetische geleidbaarheid gemeten door Laurens Vennema).

En dus naar het fort, zou je zeggen, maar momenteel wordt het fort opgeknapt en zolang kan er niet gemeten worden. Omdat we het magnetische geleidbaarheid meetinstrument toch nodig hebben binnen Spanc is het onlangs naar een ander gebouw verhuisd. Maar dit zit helemaal vol met metaal. Als de metalen lift door de metalen liftschacht wordt gehesen slaan alle meters uit.
Nu staat het instrument zo ver mogelijk van de lift af maar zelfs als iemand met een mobiele telefoon door het metalen kozijn van de deur loopt worden de metingen beïnvloed. Oftewel, extra voorzichtig zijn met de metingen: extra standaarden meten, monsters meten die al een keer op het fort gemeten zijn en alle monsters meerdere keren meten om afwijkende waarden te kunnen herkennen.

Wetenschap is dus af en toe klerewerk. Maar de kick van het vinden van iets wat niemand ooit heeft gezien, maakt de lijdensweg die het af en toe is meer dan de moeite waard.

Reageren

Reageren op dit artikel kan alleen met een abonnement. Heeft u al een abonnement, log dan hieronder in.