Het kleine spul met grote gevolgen

Beroemde geoloog jaagt op Mars naar buitenaardse fossielen

Foto Stu RosnerAndrew Knoll: ‘Of ik onderdeel wilde worden van een Mars-missie? Dat wilde ik wel.’

Door Bart Braun

Harvard-geoloog Andrew Knoll is gespecialiseerd in superoude fossielen. Die ervaring gebruikt 
hij om samen met NASA te zoeken naar sporen van leven op Mars. ‘Als je daar cholesterol vindt, wordt het pas spannend.’

‘Als ik op verjaardagsfeestjes vertel dat ik fossielen onderzoek, gaat het binnen een paar seconden over dinosauriërs. Slechts weinig mensen beseffen dat de eerste dino’s pas opkwamen in de laatste vijftien procent van de tijd dat er leven op aarde is.’

Andrew Knoll is in zijn eigen woorden een ‘microbioloog, maar dan met berglaarzen en een geologenhamer’. Eerder deze maand gaf de hoogleraar van Harvard University in Leiden de Van Leeuwenhoek-lezing. Hij geldt internationaal als dé autoriteit over het Proterozoïcum.

Voor wie even niet meer weet wanneer dat ook alweer was, even een korte toelichting. Geologen hakken de geschiedenis van de aarde op in allemaal stukjes, die óf vernoemd zijn naar wat er in die tijd gebeurde, óf naar de plek waar voor het eerst stenen uit die periode zijn gevonden. Omdat elk stukje ook weer is opgedeeld in andere stukjes en verschillende wetenschappers verschillende termen gebruiken voor dezelfde periode, is het de buitenstaander al snel aan het duizelen.

De hel

De aarde is ongeveer 4,5 miljard jaar geleden ontstaan. De aardkorst was toen nog vloeibaar, het regende meteorieten. De zich nog vormende aardatmosfeer was veel dikker dan nu, en bestond voor een groot gedeelte uit kooldioxide. Door die dikke atmosfeer was er wel vloeibaar water: van meer dan tweehonderd graden. De maan is vermoedelijk in deze periode uit de nog stollende aarde gestoten door een botsing met een andere planeet.

Kortom: het was toen nog niet zo goed toeven op Moeder Aarde. Deze periode heet het Hadeïcum, naar het Griekse woord voor ‘hel’.

Die periode eindigde zo’n vier miljard jaar geleden, toen de korst genoeg gestold was om de eerste continenten te vormen. Het Archeïcum brak aan, de ‘beginperiode’. Ergens in het begin van dit tijdperk moet het eerste leven op aarde zijn ontstaan of gearriveerd, en misschien zelfs nóg eerder.

Er is een hoop getouwtrek over wanneer precies, en of bepaalde vondsten nu wel of geen bewijs van het allereerste leven zijn. Het ging in elk geval om simpele, eencellige wezentjes. Bacterie-achtig grut dat chemische stoffen afbrak om te leven, en de eerste blauwalgen. Die laatste scheidden een verschrikkelijk giftige stof uit, die gevaarlijk was voor het nog zo prille aardse leven: zuurstof. Omdat het zo agressief was, verdween de meeste zuurstof al snel weer: het reageerde met ertsen en zwavel.

Op een gegeven moment, 2,5 miljard jaar geleden, was er geen houden meer aan, en had de aarde een atmosfeer met zuurstof erin: het Proterozoïcum. Dat eindigde 541 miljoen jaar geleden bij het Cambrium, het tijdperk waarin de meeste groepen dieren die we nu kennen zich vormden. Die drie tijdperken van voor het Cambrium heten samen het Pre-Cambrium, en daar laten we het bij voor vandaag.

Als we de geschiedenis van de aarde vergelijken met 24 uur, dan liep het Proterozoïcum dus grofweg van kwart voor elf ‘s morgens tot iets over achten in de avond. Dan is het nog steeds bijna twee uur wachten op de eerste dinosaurus. Onze eigen soort, Homo sapiens, is nog geen minuut oud.

Spekkoeken 

Het verhaal van het leven op aarde is dus behoorlijk lang, en het gaat vooral over klein spul met grote gevolgen. Knolls onderzoek naar microfossielen heeft een belangrijke rol gespeeld in het vertellen van dat verhaal. ‘Mijn favoriete vondst? Liever pik ik er niet één exemplaar uit, maar heb ik het over de rol die ik speelde in het tot leven brengen van het Proterozoïcum. De wezens die toen leefden, de omgeving van toen. Het uitbreiden van onze kennis over de geschiedenis van de aarde was geweldig om te doen. De aarde is tijdens vrijwel haar hele geschiedenis een biologische planeet geweest. Als je de biologie wil begrijpen, moet je de aarde begrijpen waarop dat leven plaatsvindt. Als je de geologie wil begrijpen, moet je inzicht hebben in hoe het leven die beïnvloedt. Het zijn twee kanten van dezelfde munt.’

Sommige fossielen zijn heel duidelijk een fossiel. Op sommige plekken op aarde zijn zogeheten stromatolieten te vinden. Ze zien eruit als bubbelige stenen, maar ze zijn in de loop der eeuwen gevormd door blauwalgen die kleine matjes vormden, afstierven, en na hun dood een geschikte plek vormden voor een nieuw matje. Per jaar komt er ongeveer één millimeter dikte bij. Als je ze doorzaagt, zie je een soort spekkoek.

In Noord-Siberië vond Knoll zulke spekkoeken, ter grootte van een gebouw, van bijna twee miljard jaar oud: tijdens het Proterozoïcum stonden de zeeën van de aarde er vol mee. Het is ook in die periode dat de eerste organismen met een celkern ontstaan, en daaruit vervolgens de eerste planten, schimmels en dieren. Ook daarvan zijn er meerdere door Knoll ontdekt, beschreven of nader verklaard.

Blauwalg

Van kleinere vondsten is het minder duidelijk of ze nou echt van biologische oorsprong zijn. Is een klein bolletje in een miljarden jaren oude steen echt een fossiel algje, of via een geologisch proces ontstaan? Dat doe je door te kijken of er de juiste vorm van koolstof in zit, en door heel goed te meten: als alle bolletjes precies even groot zijn, is het waarschijnlijk geen leven. En als je echt boft, vind je twee cellen die net aan het delen zijn, of sporen van de draadjes waarmee een blauwalg zich vasthield.

Dat geologische detectivewerk maakte Knoll bij uitstek geschikt voor een nieuwe speurtocht. ‘In 1996 was er veel aandacht voor een Mars-meteoriet die was gevonden in Antarctica. Daarin zaten piepkleine structuurtjes die door sommige wetenschappers werden uitgelegd als sporen van leven. Dat waren ze niet, maar NASA zag dat het publiek het allemaal geweldig vond. Toenmalig vice-president Al Gore riep allemaal wetenschappers bijeen, en daar vroeg NASA mij of ik onderdeel wilde worden van een Mars-missie. Dat wilde ik wel.’

Voor zover we weten is er geen leven op Mars: de planeet wordt geheel bewoond door robots. ‘Niet een van die robots heeft specifiek de apparatuur om leven op te sporen’, aldus Knoll. ‘Ze zijn vooral bedoeld om meer te begrijpen over de geschiedenis van Mars, en daarin zijn ze heel succesvol geweest. We hebben geleerd dat we de concepten uit de geologie kunnen gebruiken om te begrijpen wat er op Mars gebeurd is. Als het er ooit geschikt was voor leven, was dat miljarden jaren terug.’

Meteorieten

Knoll: ‘Na dat verhaal met die meteoriet wilde NASA alle manieren leren kennen waarop leven sporen na kon laten. Het moet juist andersom, legde ik uit. Je wil juist alle chemische en fysische manieren kennen waarop je sporen krijgt die op leven lijken. Kleine bolletjes? Kunnen zich op allerlei manieren vormen. Op Mars trof het robotwagentje Opportunity allemaal blueberries aan, zo’n beetje het eerste dat we zagen. In werkelijkheid zijn ze niet blauw, maar oranje, zoals alles op Mars. Iemand op internet had bedacht dat het sporen van zeelelies zijn, maar het zijn echt hematietknolletjes, uitgesleten uit de rots.

‘Aminozuren? Big deal, die kunnen op verschillende manieren ontstaan, en zitten bijvoorbeeld ook in meteorieten. Pas als je cholesterol vindt op Mars, dan wordt het spannend. Je moet steeds kritisch blijven kijken, en natuurlijk opletten dat je monsters niet vervuild zijn. Hoe een buitenaards fossiel er dan wél uitziet? Pas als je echt alle fysische en chemische verklaringen hebt uitgesloten, als een vondst echt alleen door een organisme kan zijn ontstaan, wordt het interessant.’

Deel dit bericht:

Voorpagina

Achtergrond

Ik moet het nu zeggen

Tolga Güneri is bestuurslid van de Plaatselijke Kamer van Verenig­ingen (PKvV) …

Wetenschap

Slapende doorbraken

Soms liggen wetenschappelijke artikelen jarenlang te ‘slapen’ voordat de …

Rubrieken

English page