211service.com
Als we niet de eerste industriële beschaving op aarde waren, zouden we het dan ooit weten?
De Silurians zijn een soort hagedisachtig wezen dat verscheen in de cult-sciencefiction-tv-show Dr Who . Ze bereikten ongeveer 450 miljoen jaar geleden industriële expertise, lang voordat de mens op aarde evolueerde.
De Siluriërs zijn natuurlijk fictief. Maar het idee van geavanceerd prehistorisch leven is intrigerend en roept een aantal interessante vragen op. Niet in de laatste plaats is dit: als er in het verleden een industriële beschaving had bestaan, welke sporen zou die dan hebben achtergelaten?
Vandaag krijgen we een antwoord dankzij Gavin Schmidt van het NASA Goddard Institute for Space Studies in New York en Adam Frank van de University of Rochester. Deze jongens hebben een naam voor het idee dat een industriële beschaving mogelijk ouder was dan de mensheid: de Silurische hypothese. Ze bestuderen de signatuur die onze eigen beschaving waarschijnlijk zal achterlaten en vragen zich af of deze over miljoenen jaren nog waarneembaar zal zijn. Hun conclusie is dat onze waarschijnlijke impact op de planeet voelbaar zal zijn, maar in sommige opzichten moeilijk te onderscheiden van verschillende andere gebeurtenissen in het geologische record.
Hun werk heeft een aantal interessante implicaties voor hoe we de aarde moeten bestuderen en de impact die we erop hebben. Het onderzoek moet astrobiologen ook helpen beslissen waar ze elders in het universum naar moeten zoeken.
Schmidt en Frank beginnen met uit te leggen hoe weinig we weten over de oude aarde. Het oudste deel van het aardoppervlak is de Negev-woestijn in het zuiden van Israël, die 1,8 miljoen jaar oud is. Oudere oppervlakken bestaan alleen in blootgestelde gebieden of als gevolg van mijnbouw- en booractiviteiten. Gezien deze beperkingen, is het bewijs van activiteit door Homo sapiens gaat zo'n 2,5 miljoen jaar terug - niet echt zo ver in geologische termen.
De oceaanbodem is ook relatief jong, omdat oceaankorst voortdurend wordt gerecycled. Als gevolg hiervan dateert al het oceaansediment na de Jura-periode en is daarom minder dan 170 miljoen jaar oud.
Hoe dan ook, zeggen Schmidt en Frank, de fractie van het leven dat versteend raakt, is klein. Dinosaurussen zwierven zo'n 180 miljoen jaar over de aarde, en toch zijn er slechts een paar duizend bijna complete exemplaren. De moderne mens bestaat slechts enkele tienduizenden jaren. Soorten zo kortlevend als Homo sapiens (tot nu toe) misschien helemaal niet vertegenwoordigd in het bestaande fossielenbestand, zeggen Schmidt en Frank.
Hoe zit het met menselijke artefacten - wegen, gebouwen, bakbonen en siliciumchips? Ook deze zullen waarschijnlijk niet lang overleven, of worden gevonden, zelfs als ze dat wel doen. Het huidige verstedelijkingsgebied is minder dan 1% van het aardoppervlak, wijzen de onderzoekers erop.
We concluderen dat voor potentiële beschavingen ouder dan ongeveer 4 miljoen jaar de kans om direct bewijs van hun bestaan te vinden via objecten of versteende voorbeelden van hun bevolking klein is, zeggen ze.
Maar er is nog een ander soort bewijs: onze beschaving laat ook een chemische voetafdruk achter.
Schmidt en Frank zijn geïnteresseerd in industriële samenlevingen, die zij definiëren als die welke in staat zijn energie uit het milieu te halen. Volgens deze definitie is de mensheid al ongeveer 300 jaar industrieel. Sinds het midden van de 18e eeuw heeft de mens meer dan 0,5 biljoen ton fossiele koolstof uitgestoten via de verbranding van steenkool, olie en aardgas, zeggen Schmidt en Frank.
Dat heeft een grote impact gehad op de planeet. Omdat al deze koolstof oorspronkelijk biologisch was, bevat het minder koolstof-13 dan de veel grotere hoeveelheid anorganische koolstof. Het vrijgeven ervan verandert daarom de verhouding van C-13 en C-12, een signatuur die zichtbaar zou moeten zijn in het geologische record.
De temperatuurstijging die door deze koolstofafgifte wordt veroorzaakt, is ongeveer 1 °C. Ook dit zou een waarneembare signatuur moeten hebben: de manier waarop het de isotopenverhouding van zuurstof-18 in carbonaten verandert. Landbouw en stikstofkringloop in meststoffen veranderen ook de isotopensignatuur van stikstof.
Landbouw en ontbossing verhogen beide de bodemerosie, evenals de toegenomen regenval als gevolg van de opwarming van de aarde. Dus oceaansediment zou ook moeten veranderen, dankzij geërodeerde grond die in zee spoelt.
Bovendien is het gebruik van metalen zoals lood, chroom, rhenium, platina en goud toegenomen dankzij mijnbouwactiviteiten. En deze zullen vermoedelijk sneller in de oceaan worden gespoeld dan vóór de industrialisatie.
Mensen veranderen ook het fossielenbestand. Er is een wijdverbreide toename van kleine dieren zoals muizen en ratten. Dat zou merkbaar moeten zijn, net als de verhoogde mate van uitsterven van andere soorten. Het uitsterven van grote zoogdieren die plaatsvond aan het einde van de laatste ijstijd zal ook worden geassocieerd met het begin van het Antropoceen, zeggen Schmidt en Frank.
Dan zijn er de chemicaliën die we maken. De mensheid heeft grote hoeveelheden synthetische gechloreerde verbindingen in het milieu geloosd, samen met enorme hoeveelheden plastic. Hoe lang deze chemicaliën of hun dochterproducten detecteerbaar zullen zijn, is niet duidelijk.
Er is zelfs de mogelijkheid van een nucleaire handtekening, misschien van een oorlog die de beschaving beëindigt. Vreemd genoeg zullen de gevolgen van zo'n oorlog in geologische termen niet lang duren. De halfwaardetijden van de meeste van deze elementen zijn gewoon te kort om relevant te zijn op deze tijdschaal.
Twee mogelijke uitzonderingen zijn plutonium-244, met een halfwaardetijd van 80,8 miljoen jaar, en curium-247 met een halfwaardetijd van 15 miljoen jaar. [Deze] zouden gedurende een groot deel van de relevante tijdsperiode detecteerbaar zijn als ze in voldoende hoeveelheden zouden worden afgezet, bijvoorbeeld als gevolg van een kernwapenuitwisseling, aldus de onderzoekers.
Schmidt en Franks concluderen dat het bestaan van de mensheid zichtbaar moet zijn in het geologische archief. De antropoceenlaag in oceaansediment zal abrupt en multivariabel zijn, bestaande uit schijnbaar gelijktijdige specifieke pieken in meerdere geochemische proxy's, biomarkers, elementaire samenstelling en mineralogie, zeggen ze.
Deze handtekening hoeft echter niet uniek te zijn. De onderzoekers hebben een aantal gebeurtenissen in het geologische record geïdentificeerd die lijken op de impact die mensen hebben (zie diagram). Zo vond er ongeveer 56 miljoen jaar geleden een plotselinge wereldwijde verandering plaats in koolstof- en zuurstofisotoopniveaus in een gebeurtenis die bekend staat als het Paleoceen-Eoceen Thermal Maximum.
Dit viel samen met een grote toename van het koolstofgehalte en een temperatuurstijging van tussen de 5 en 7 °C over een periode van ongeveer 200.000 jaar, geologisch gezien slechts een niesbui.
Niemand weet wat deze gebeurtenis heeft veroorzaakt, maar een idee is dat op dit moment stollingsgesteente in de Noord-Atlantische Oceaan zich uitbreidde tot organisch sediment, het verwarmde en koolstof vrijmaakte. Deze Noord-Atlantische stollingsprovincie werd later IJsland en aanverwante landmassa's.
Dat is niet de enige onverklaarbare verandering in de geologische signatuur. Talloze andere veranderingen in temperatuur, koolstofafzettingen, het zoutgehalte van de oceaan, enz. wachten op uitleg. Volgens Schmidt en Frank zijn er ongetwijfeld overeenkomsten tussen eerdere abrupte gebeurtenissen in het geologische record en de waarschijnlijke handtekening van het Antropoceen in het geologische record.
Natuurlijk wijst geen van deze gebeurtenissen op de aanwezigheid van een vroegere industriële beschaving. De Siluur-hypothese kan niet als waarschijnlijk worden beschouwd alleen omdat er geen ander geldig idee opduikt, zeggen Schmidt en Frank, die erop gebrand zijn ongedwongen speculatie te voorkomen.
Niettemin roept hun werk enkele intrigerende vragen op en wijst het op de waarde van verder onderzoek naar hoe lang synthetische verbindingen in het milieu zullen overleven. We bevelen verdere synthese en studie aan van de persistentie van unieke industriële bijproducten in oceaansedimentomgevingen, zeggen Schmidt en Frank, en voegen eraan toe: zijn er andere klassen van verbindingen die unieke sporen zullen achterlaten in de sedimentgeochemie op een tijdschaal van meerdere miljoenen jaren?
Dat is interessant werk geschreven in een onderhoudend document. Het onderzoekt een ongebruikelijk idee dat het potentieel heeft om de manier waarop we over de mensheid denken te veranderen en plaatst onze impact in een breder perspectief. Het biedt ook een achtergrond voor astrobiologen die andere planeten bestuderen.
Mars was ooit veel natter en warmer. Als er ooit een industriële samenleving is geweest, brengt dit document enkele van de handtekeningen in kaart die daar in het geologische record zouden kunnen verschijnen. Ook Venus was weer gastvrij. Dan zijn er de oceanen van Europa en uiteindelijk planeten rond andere sterren.
Toch kan onze industriële beschaving uniek zijn in het universum. Maar veel opwindender is de mogelijkheid dat het slechts een van de vele, misschien wel miljoenen andere is. Schmidt en Frank hebben een aantal van de fundamenten gelegd om ze te vinden.
Referentie: arxiv.org/abs/1804.03748 : De Silurische hypothese: zou het mogelijk zijn om een industriële beschaving in het geologische record te detecteren?