Issuu on Google+

Titelpagina


Projectgroep Petra Klop 0817705 Susan Middelkoop 0828560 Anna Boor 0825496 Klas DAA1A

Vak Project Water Docent Jaap van der Weele Periode 1.3 School Hogeschool Rotterdam Opleiding Lerarenopleiding Aardrijkskunde

Voorwoord

2


Dit verslag is een eindproduct voor het vak Water. Een onderdeel van de lerarenopleiding Aardrijkskunde. Het eindproduct bestaat uit een informatief verslag en een PowerPoint presentatie en kan gebruikt worden als naslagwerk en lesmateriaal voor huidige en toekomstige Aardrijkskunde leraren. Dit resultaat had niet tot stand kunnen komen zonder de positieve inzet van de projectleden en Jaap van der Weele. Tevens hebben we veel informatie weten in te winnen via contacten in het Eifelgebied in Duitsland. Op deze wijze willen we iedereen hiervoor bedanken. Veel leesplezier!

Inhoudsopgave

Blz.

3


Inleiding

5

1. 1.1 1.2

Onderzoeksvragen Hoofdvraag Deelvragen

6 6 7

2.

Onderzoeksmethodiek

8

3. 3.1 3.2

Inhoudelijke verdieping Schaalniveaus Aardrijkskundige dimensies

9 9 9

4. 4.1 4.2 4.3 4.4

Beantwoording deelvraag 1 Wat zijn hydrothermale bronnen? Welke soorten hydrothermale bronnen zijn er? Hoe ontstaan en werken hydrothermale bronnen? Waar vindt men hydrothermale bronnen?

11 11 11 14 18

5. 5.1 5.2

Beantwoording deelvraag 2 Positieve invloeden op de natuur Negatieve invloeden op de natuur

26 26 26

6. 6.1 6.2

Beantwoording deelvraag 3 Positieve invloeden op de mensheid? Negatieve invloeden op de mensheid?

29 29 32

7.

Beantwoording hoofdvraag

33

8.

Aanbevelingen voor het onderwijs

34

Literatuurlijst

35

Bijlagen 1. artikel 2. CD met presentatie

36 36 37

Inleiding

4


Voor het project Water hebben we gekozen voor het onderwerp hydrothermale bronnen. Een hydrothermale bron is een bron waar warm of heet water uit het aardoppervlak komt. De wijze waarop kan verschillen. Allereerst zullen we wat dieper ingaan op het onderzoek. We staan onder andere stil bij het formuleren van onderzoeksvragen en de methode van onderzoek. Vervolgens zullen we kort een verdieping maken in de theorie die terugkomt in het onderzoek. Dit hoofdstuk kan men lezen als men nog niet bekent is met de theorie van schaalniveaus en aardrijkskundige bestaansdimensies. Na de verdieping gaan we over tot het beantwoorden van de geformuleerde deelvragen. Deze deelvragen zijn gevormd naar aanleiding van onze hoofdvraag. ‘In hoeverre hebben hydrothermale bronnen invloed op de natuur en mensheid op diverse schaalniveaus?’ Per deelvraag worden onderwerpen uiteengezet, die onmisbaar zijn voor het beantwoorden van de hoofdvraag. Naar aanleiding van de deelvragen zal uiteindelijk in een achtereenvolgend hoofdstuk de hoofdvraag beantwoord worden. Tot slot zal het verslag worden afgerond met een aanbeveling. Dit betreft de toepasbaarheid van het onderwerp in het onderwijs, maar ook de bruikbaarheid van het lesmateriaal. Als bijlage vindt u de cd-rom met aanvullend naslagmateriaal.

1.

Onderzoeksvragen

5


1.1 Hoofdvraag ‘In hoeverre hebben hydrothermale bronnen invloed op de natuur en mensheid op diverse schaalniveaus?’ Afbakening: Hydrothermale bronnen

Deze term wordt in zijn geheel behandeld.

Invloed

Zowel positieve als negatieve invloeden.

De natuur

Flora en fauna. In het kader van de aardrijkskunde opleiding betrekken we de natuurlijke dimensie.

De mensheid

Alle inwoners op de aarde die duidelijk veranderingen ondergaan. In het kader van de aardrijkskunde opleiding betrekken we de economische, politieke, historische en sociaal-culturele dimensies.

De wereld

De aarde op verschillende schaalniveaus.

1.2

Deelvragen

6


Naar aanleiding van de hoofdvraag hebben we de volgende deelvragen uiteengezet. Per deelvraag zijn er ook verschillende subdeelvragen geformuleerd. 1) Wat zijn de kenmerken van hydrothermale bronnen? Subdeelvragen: 1.1 Wat zijn hydrothermale bronnen? 1.2 Welke soorten hydrothermale bronnen zijn er? 1.3 Hoe ontstaan en werken hydrothermale bronnen? 1.4 Waar vindt men hydrothermale bronnen? 2) Welke invloed hebben hydrothermale bronnen op de natuur? Subdeelvragen: 2.1 Welke positieve invloeden hebben de bronnen op de natuur? 2.2 Welke negatieve invloeden hebben de bronnen op de natuur? 3) Welke invloed hebben hydrothermale bronnen op de mens? Subdeelvragen: 3.1 Welke positieve invloeden hebben de bronnen op de mensheid? 3.2 Welke negatieve invloeden hebben de bronnen op de mensheid?

2.

Onderzoeksmethodiek

7


Voor het onderzoek en het verzamelen van gegevens zijn verschillende onderzoeksmethodes en bronnen ingezet. Ten eerste is er gebruik gemaakt van geschreven bronnen. Zowel het Internet, als lees- en theorieboeken heeft een schat aan informatie opgeleverd. Ten tweede heeft er een excursie plaatsgevonden. Waarbij een hydrothermale bron en zijn omgeving van dichtbij is aanschouwd. Ten derde zijn er verschillende interviews geweest. Deze moesten voornamelijk de bevindingen bevestigen en een bijzondere bijdrage leveren aan de presentatie.

3.

Inhoudelijke verdieping

8


Ook wel een theoretische verdieping genoemd. Het is een verdieping in twee onderwerpen; namelijk schaalniveaus en aardrijkskundige dimensies. Mocht men als lezer al bekend zijn met deze onderwerpen, dan kan het hoofdstuk overgeslagen worden. 3.1 Schaalniveaus In de aardrijkskunde worden verschillende schaalniveaus onderscheiden. Deze niveaus worden gebruikt om gebeurtenissen invloeden op verschillende schaalgroottes inzichtelijk te maken. Men kan dus in- en uitzoomen op verschillend onderwerpen. Voor dit project gebruiken de volgende schaalniveaus: • Het lokale schaalniveau heeft betrekking op een klein gebied, meestal een stad of gemeente • Het regionale schaalniveau heeft betrekking op een groter gebied, meestal een streek of provincie • Het nationale schaalniveau heeft betrekking op een land • Het continentale schaalniveau heeft betrekking op een continent • Het mondiale schaalniveau heeft betrekking op de hele wereld De schaalniveaus zijn op verschillende plaatsen in het verslag terug te vinden. De niveaus worden niet altijd letterlijk genoemd, maar zijn verwerkt in de beantwoording. We hebben bij de beantwoording van de vragen dus rekening gehouden met het in- en uitzoomen van niveaus. 3.2 Aardrijkskundige bestaansdimensies Binnen elke ruimte vinden we een aantal aspecten, verschijnselen en bestaansdimensies. We spreken hierbij van ruimtelijke samenhang. Soms zijn de verschijnselen zeer divers en complex. Om onderscheid aan te kunnen brengen in de verschillende verschijnselen gebruiken we een ordeningsmodel. Een ruimte kenmerkt zich door een samenspel van deze dimensies. Het bepaald dus de inrichting van de ruimte.

Binnen elke ruimtelijke eenheid onderscheiden we 6 verschillende bestaansdimensies: 9


• • • • • •

Natuurlijk Economisch Sociaal Cultureel Politiek Historisch

In het verslag hebben we gebruik gemaakt van de dimensies. We hebben vooral bij deelvraag drie en vier zoveel mogelijk dimensies betrokken in de beantwoording. Ook voor deze theorie geldt dat het is toegepast en verwerkt en niet altijd letterlijk is terug te vinden.

4.

Beantwoording deelvraag 1

10


In dit hoofdstuk staat de eerste deelvraag centraal. Deze deelvraag is een verdieping en is belangrijk voor op het opdoen van basiskennis over het onderwerp. Zowel voor de onderzoekers als de lezers. De deelvraag luidt alsvolgt: ‘Wat zijn de kenmerken van hydrothermale bronnen?’ De vraag is in subdeelvragen beantwoord. • Wat zijn hydrothermale bronnen? • Welke soorten hydrothermale bronnen zijn er? • Hoe ontstaan en werken hydrothermale bronnen? • Waar vindt men hydrothermale bronnen? 4.1 Wat zijn hydrothermale bronnen? Een hydrothermale bron, ook wel hydrothermale spleet, schoorsteen of uitlaat genoemd, is een spleet of scheur in de korst van een planeet, waaruit hydrothermale vloeistoffen naar buiten komen. Op aarde is de betreffende vloeistof vrijwel altijd water. Meestal oceaanwater of regenwater. Hydrothermale bronnen komen veelal voor op plekken met vulkanisme, waarbij magma en heet gesteente aanwezig zijn. Vaak zijn de vulkanen zelf reeds lang uitgedoofd, maar is de thermische activiteit nog aanwezig. Thermische activiteit is de hitte die nog aanwezig is in de aarde, waarmee de vloeistoffen worden opgewarmd. Omdat de Aarde een vulkanisch en geologisch actieve planeet is, komen relatief veel hydrothermale bronnen voor. Bekende typen zijn: Heetwater bronnen, Fumarolen, Mudpots, Black smokers en Geisers. 4.2 Welke soorten hydrothermale bronnen zijn er? 4.2.1 Heetwaterbronnen Een heetwaterbron wordt ook wel warme bron of hete bron genoemd. Voor het zicht is het vaak een meertje of een waterpoel, waar stoom vanaf komt of een plek waar het water warmer is dan het omliggende water.

11


4.2.2 Fumarolen Het woord fumarole is afgeleid van het Latijnse fumus, dat walm of rook betekent. Een fumarole is een opening in de aardkorst, waar warme tot zeer hete gassen en dampen uit ontsnappen. De temperaturen kunnen tussen de 50˚ en 600˚C worden. Deze gassen of dampen bestaan voornamelijk uit waterdamp en kooldioxide, maar er kunnen ook giftige stoffen bij zitten zoals waterstofchloride, waterstoffluoride of waterstofsulfide. Fumarolen waarbij de gassen of dampen sterk zwavelhoudend zijn, zoals zwaveldioxide of zelfs zwaveltrioxide, waterstofsulfide of het dampvormige zwavel zelf, noemen we solfataren. Soms wordt er zuiver zwavel afgezet op de randen van de solfatare.

4.2.3 Mudpots Een borrelende modderpoel is eveneens een geothermisch fenomeen. De damp hangt als een sluier over zo’n poel, die opeens begint te borrelen.

12


Is de plek waar deze damp aan de oppervlakte komt vochtig of modderig, dan ontstaat er een modderpot. Het lijkt er dan op alsof er modder staat te koken, maar het borrelen van de modder is gas en waterdamp dat zich door de modder omhoog worstelt.

4.2.4 Black smokers Een black smoker, ook wel vulkanische schoorsteen genaamd, is een onderzeese hydrothermale bron waar kokendheet water, tot ongeveer 400° C, onder grote druk uit de bodem tevoorschijn komt. Het water in een black smoker is verzadigd met mineralen, daardoor heeft het opspuitende water een zwarte kleur, waar de naam black smoker (de zwarte roker) vandaan komt.

4.2.5 Geisers Warmwater geiser Een geiser is een door aardwarmte verwarmde natuurlijke heetwaterbron, die op min of meer gezette tijden een mengsel van heet water en stoom de lucht in spuit. Het is een vulkanisch verschijnsel. De naam geiser komt van Geysir, de naam van de bekendste geiser in IJsland, wat op zijn beurt afgeleid is van het werkwoord að gjósa dat spuiten/spuwen (van een vulkaan of thermische bron) betekent. Natuurlijke geisers zijn zeer zeldzaam. Ze danken hun bestaan aan een combinatie van geologie en klimaat die maar op een paar plaatsen op aarde voorkomt.

13


Koudwater geiser Het komt voor dat koudwaterbronnen uitbarsten als een natuurlijke geiser vanwege het vrijkomen van opgelost koolstofdioxide in het water. Dit zijn geen echte geisers maar ze worden wel koudwater geisers genoemd. 4.3 Hoe ontstaan en werken hydrothermale bronnen? Als je vanaf het aardoppervlak recht naar beneden de aardkorst ingaat, neemt de temperatuur van de aardkorst gemiddeld iedere kilometer met 15 graden toe. Dus op 1 km is het 15 graden Celsiusen op 2 km 30 graden Celsius warmer dan aan de oppervlakte enz. Geologen zeggen dan dat de ‘geothermische gradiënt 15 graden Celsius bedraagt’. Dit is dus het gemiddelde over de gehele aardkorst (oftewel eronder). In de zone van de vulkanische actieve zone blijft het gloeiend hete en zeer langzaam afkoelende magma zeer veel warmte afgeven. Zelfs tot duizenden jaren na een vulkaanuitbarsting. In dit gebied is de temperatuur van het gesteente op 10 km diepte zo’n 1000- tot 1200 graden Celsius. Daardoor kan regen- of rivierwater, dat zeer diep doordringt en vele mineralen oplost, heel sterk verhit worden. Het rivier- of regenwater sijpelt door breuken en spleten in de bodem naar een poreuze rotslaag, waar het water als in een spons wordt opgenomen. De hitte afkomstig van de enkele kilometers dieper gelegen magmahaard wordt door de tussenliggende rotslagen naar boven geleid. Onder druk van het eigen gewicht en de druk van het gesteente bereikt het water in de poreuze laag soms een temperatuur van 260 graden Celsius zonder dat het gaat koken. Dit oververhitte water is lichter dan het koude water dat binnendringt en stijgt dus naar de oppervlakte, waar het afhankelijk van de omstandigheden allerlei vormen van bronnen kan aannemen. 4.3.1 Heetwaterbronnen Als het verhitte water onder de grond, veel hindernissen in de vorm van grote waterkolommen en kanalen op zijn weg omhoog tegenkomt, ontstaat er een proces dat leidt tot een heetwaterbron. Dit gaat als volgt.

14


Het verhitte water wil omhoog. Door de druk van de watermassa erboven lukt dit echter niet. Het verhitte water dat niet weg kan, wordt warmer en warmer. De temperatuur van het onderste water stijgt daardoor zelfs ver boven het kookpunt. De druk stijgt daarmee ook. Op een gegeven moment ontstaat er een evenwichtspunt. De druk van de bovenliggende waterkolom is even groot als van het superverhitte water er onder. Er ontstaan allerlei luchtbellen in het water en deze zoeken een weg omhoog. Indien nu het kanalenstelsel breed genoeg is, dan kunnen deze luchtbellen de weg omhoog vinden en uiteindelijk de oppervlakte bereiken in de heetwaterbron erboven. Aldus ontstaat er een circulatie van heet water naar boven en van kouder water naar beneden. Dit steeds maar doorgaand proces levert een heetwaterbron op. In sommige heetwaterbronnen kan de temperatuur van het water oplopen tot 90째. 4.3.2 Fumarolen Ondervindt het verhitte water onderweg op weg naar boven weinig weerstand dan verdampt het direct. Deze damp bereikt, samen met ander omhoog stijgende gassen, de oppervlakte via een luid sissende fumarole, ook wel stoomgat genoemd. Sommige van dergelijke bronnen veranderen in modderpoelen doordat zure gassen in het water modder aan de rotsen onttrekken. Voorwaarde voor het bestaan van fumarolen is de aanvoer van water. Dit kan zowel van neerslag afkomstig zijn die snel door de, in het algemeen poreuze, grond verdwijnt als van ondergrondse aanvoer. In het water kunnen allerlei stoffen oplossen en na verhitting van dat water zoekt het zich een weg omhoog. Bovendien is de oververhitte stoom met de opgeloste gassen in staat om onderweg chemische reacties met mineralen die hij tegenkomt aan te gaan, waardoor er met name zwavelhoudende producten ontstaan. De van grote diepte meegenomen stoffen slaan na afkoeling neer. Vaak ontstaat rond de fumarolen een witte afzetting van kiezel, die sinter wordt genoemd (SiO2) Gele tinten worden veroorzaakt door zwavelhoudende mineralen Fumarolen kunnen zowel bij kleine barstjes in de grond als bij grote aardscheuren voorkomen, alleenstaand of in grote groepen. De hoeveelheid gas en damp kan sterk verschillen, niet alleen tussen de fumarolen onderling, maar ook in de tijd. Fumarolen kunnen vele jaren achtereen bestaan als ze zich bij een permanente hittebron bevinden, maar ze kunnen evengoed binnen een paar maanden verdwijnen als de verse lava waarop ze ontstaan is afkoelt of als door een aardbeving de ondergrondse watertoevoer wordt onderbroken. 15


4.3.3 Mudpots De beweging wordt in gang gezet door warmteoverdracht uit diepere aardlagen. Vaak wordt een gedeelte van de bodem min of meer opgelost door het zure milieu waardoor, in combinatie met water, een zwarte brij wordt gevormd. Door de hoge temperatuur begint de substantie te sputteren. 4.3.4 Black Smokers Door contact met het koude omringende zeewater slaan de mineralen uit de black smoker neer op de grond en kristalliseren. Op deze plaatsen vormt de neerslag vaak stevige schoorsteenachtige pijpen van enkele meters tot soms tientallen meters hoogte. De mineralen die in dit water zitten zijn bijvoorbeeld; goud, zink, koper en ijzer. 4.3.5 Geisers Warmwater geiser Een geiser ontstaat tijdens een veel gecompliceerder proces. Dat begint als oververhit water terecht komt in grondwaterholtes die onder zoveel druk staan dat het water niet kan koken. De temperatuur van dit watermengsel stijgt tot een deel van het water ondanks de druk toch gaat koken. De stoom die dan ontstaat, en die honderden malen zoveel volume inneemt als het water, zal zich een weg naar boven banen, waarbij een deel van het water wordt meegetrokken en de druk iets wordt verminderd. Geisers zijn van drie factoren afhankelijk: een waterverzorging in de vorm van een waterhoudende grondlaag, een warmtebron (een mantelpluim) en minstens ĂŠĂŠn reservoir met bijbehorend leidingsysteem. Een uitbarsting van een geiser wordt altijd vooraf "aangekondigd" doordat er water over de rand van de geiser stroomt. Doordat de hoeveelheid water in de geiser afneemt, vermindert daarmee ook de druk van de bovenliggende waterkolom. Hierdoor geraakt het proces beneden in een stroomversnelling. Er kan steeds meer water en stoom omhoog komen. Meer oververhit water wordt in stoom omgezet, waarna het resterende grondwater met kracht naar de oppervlakte wordt geperst en op een gegeven moment spuit het onder grote druk staande water omhoog. 16


Als de spuitkracht weer afneemt, vult het kanaal zich weer met grondwater en oververhit water en begint het proces weer opnieuw. Koudwater geiser Koudwatergeisers werken niet zoals de geisers die we allemaal kennen. De magmakamer geeft kooldioxide (CO2) af aan het bovenliggende gesteente. Dit gas stijgt door het gesteente naar boven en vermengt zich met het koude grondwater. Wanneer dit gas zich ophoopt in het grondwater kan het in de vorm van een bron vrijkomen (mofette). Als voorbeeld de bron in Wallenborn. Doordat de Wallende Born een uitgeboorde schacht heeft, ontstaat een effect dat vergelijkbaar is met het schudden van een colafles. Als de dop eraf gaat, moet alle cola door de smalle flessenhals naar buiten. Dit effect doet zich ook voor bij de Wallende Born en wordt versterkt doordat de bron is uitgeboord. De erupties van de Wallende Born vinden ongeveer elke 35 minuten plaats. In het begin van de eruptie stijgt het water uit de bron snel omhoog en ontsnapt er veel CO2-gas. Een eruptie duurt ongeveer 5 minuten waarbij 2 fasen worden onderscheiden. De eerste fase duurt maar kort: 10 tot 20 seconden. Tijdens deze fase wordt het water met kracht omhoog gestuwd tot een waterzuil van wel 4 meter hoogte. In de tweede fase blijft het water ongeveer 5 minuten nabubbelen. Het is dan net alsof het water kookt, hetgeen niet het geval is. Na ongeveer 5 minuten loopt het water terug naar de bron en blijft de bron ongeveer 30 minuten in rust. De heftigheid van de erupties wisselt.

4.4 Waar vindt men hydrothermale bronnen?

17


Hydrothermale bronnen bevinden zich in gebieden waar regelmatig vulkanische activiteiten plaatsvinden of kunnen plaatsvinden. De wisselwerking tussen temperatuur, hoeveelheid water en de locatie bepaald welke bron er ontstaat. Om deze reden kunnen verschillende bronnen zich naast elkaar uiten in hetzelfde gebied. In de vorige paragrafen hebben we kunnen lezen hoe de bronnen ontstaan. In deze paragraaf zullen we verder ingaan op de locaties en de bekendste bronnen. 4.4.1 Heetwaterbronnen Zoals we eerder hebben kunnen lezen kunnen bronnen op twee manier worden verwarmd. Dit kan door magma, maar ook door geothermische opwarming. Waarbij gesteente wordt opgewarmd in de aardkern en deze warmte afgeven aan het water. Om deze reden kunnen warmwaterbronnen ook ontstaan buiten vulkanische gebieden. Er zijn ontelbare bronnen te vinden over de hele wereld. De bronnen die verwarmd worden door magma zijn doorgaands heter dan geothermische opwarming.

Foto: bron Nachikatsuura in Japan Geothermisch verwarmd

Foto: bron Grand Prismatic Spring Yellowstone Park Door magma verwarmd

18


4.4.2 Fumarolen Een fumarol bevindt zich in de buurt van een vulkaan of een vulkanisch actief gebied en kan zowel op zichzelf staan als deel uitmaken van een grote groep fumarolen. Een fumarol is een verschijnsel dat op vele plekken op de aarde voorkomt. Daarbij kan het zich keer op keer uitdoven en op andere plekken weer ontstaan. Hieronder de bekendste locaties met fumarolen. The Valley of Ten Thousands Smokes Deze vallei bevindt zich in Alaska en is ontstaan na de uitbarsting van de vulkaan Novarupta in 1912. De groene riviervallei werd bedolven onder het hete as. Het bedolven water werd verhit en komt nu via de gaten in de aardkorst als damp naar buiten.

Yellowstone National Park Dit park kent ruim 4000 fumarolen. Fumarolen bevatten vaak zwavelzuur, welke een gele laag achterlaten op de rotsen. Hier komt ook de naam Yellowstone vandaan.

19


Nieuw Zeeland Op deze foto is goed te zien dat de mineralen, in dit geval zwavel, op de rotsen neerslaan. Deze fumarole is te zien op White Island. De bekendste vulkaan van Nieuw Zeeland.

4.4.3 Mudpots Mudpots komen vooral voor in Nieuw-Zeeland, IJsland en het Yellowstone park. Wederom de locaties waar andere hydrothermale bronnen zich ook laten zien.

Foto: mudpot in Yellowstone Park

Foto: mudpot in Lassen National Park, USA

4.4.4 Black Smokers Deze verschijning vindt plaats in de oceanisch lithosfeer. Daar waar nieuwe oceanische platen worden aangemaakt en zich divergent bewegen. Een overzicht van mogelijke locaties wordt al snel duidelijk als we een foto van de platentektoniek op aarde toevoegen.

20


Foto: platentektoniek

De ouderdom van de oceanische lithosfeer is hierop zichtbaar. Rood is jonger, blauw is ouder. De ouderdom neemt toe naarmate men verder van de mid-oceanische ruggen afkomt. Net als op aarde bevindt zich in de oceaan een afwisselend landschap met bergen, heuvels en vlaktes. Het rode gedeelte ligt vele kilometers hoger dan het blauwe gedeelte. Dit heeft als oorzaak dat nieuw aangemaakte aardkorst in de loop der tijd afkoelt en krimpt. De zwarte lijnen in het rode vlak worden de mid-oceanische ruggen genoemd. De locatie waar nieuw oceanische platen worden aangemaakt en de black smokers zich bevinden. De eerste black smoker heeft men gevonden in 1977 bij de Galapagos eilanden. Een onderzoeksteam raakte ge誰nteresseerd in de oorzaak van het plaatselijke warme water en de watersamenstelling. Sindsdien zijn er steeds meer black smokers gevonden langs de 50.000 kilometer aan mid-oceanische rug. 4.4.5 Geisers Warmwatergeisers De meeste geisers ontstaan op plaatsen waar zich vulkanische stollingsgesteente ryoliet bevindt. Dit gesteente lost op in warm water

21


en slaat elders in het schachtensysteem van de geiser neer. In de loop van de tijd zorgen deze minerale afzettingen ervoor dat het gesteente dat deel uitmaakt van het schachtensysteem steviger wordt, waardoor de geiser gedurende langere tijd kan blijven bestaan. Op aarde komen ongeveer 1000 geisers voor, waarvan ongeveer de helft zich in Yellowstone National Park bevindt. Op onderstaande kaart staat aangegeven waar de grootste geiservelden op aarde zich bevinden. De grootte van de rode stippen geeft een indicatie van de grootte van de geiservelden.

Belangrijke locaties naast het Yellowstone National Park in de Verenigde Staten zijn IJsland, Rusland, Chili en Nieuw-Zeeland. Ook in China, IndonesiĂŤ en Afrika is een strook met geisers te zien. We zullen per locatie dieper ingaan op de bestaande geisers. Yellowstone National Park Het gebied is thermisch erg actief nadat 600.000 jaar geleden een grote vulkaanuitbarsting plaatsvond, waarbij de gehele vulkaan instortte. De magmakamer is nog aanwezig en zorgt voor een constante hittebron. Dankzij de overvloedige neerslag, blijft het hydrothermale systeem in werking. Yellowstone National Park bevat het grootste geiser gebied op aarde, met duizenden warmwaterbronnen en naar schatting 300 tot 500 geisers. De helft van het totaal aantal geisers op aarde bevindt zich in de negen geiservelden die Yellowstone National Park telt. Yellowstone ligt grotendeels in de Noord-Amerikaanse staat Wyoming, maar ook deels in de staten Montana en Idaho.

22


Yellowstone bevat werelds grootste actieve geiser ‘Steamboat Geyser’, die bij een uitbarsting het water meer dan 90 meter hoog de lucht in spuit. Een andere bekende geiser die zich in Yellowstone National Park bevindt is ‘Old Faithful Geyser’.

Foto: Grand Geyser (Fontein Geiser)

Foto: Old Faithful (Kegel Geiser)

Foto: Steamboat Geyser

IJsland In IJsland bevinden zich enkele van de grootste geisers op aarde. Hoewel veel van de geisers zich in de Haukadalur vallei bevinden, komen geisers en warmwaterbronnen op geheel IJsland voor. De Geysir, de geiser waarvan het woord geiser is afgeleidt, barstte voor het eerst uit in de 14e eeuw. In de 20e eeuw kwam de Geysir slechts nog af en toe tot uitbarsting, meestal na een aardbeving. Voor speciale gelegenheden werden erupties van Geysir opgewekt met zeep. In juni 2000 kwam de geiser weer even tot leven, maar momenteel treden er niet regelmatig uitbarstingen van de Geysir op. De nabijgelegen Strokkur geiser barst elke 5 tot 8 minuten uit tot een hoogte van ongeveer 30 meter.

Foto: Strokkur Geiser

Rusland

23


De ‘Vallei van de Geisers’ ligt op het Russische schiereiland Kamtsjatka en is het enige geiserveld in Eurazië en heeft het op twee naar grootste aantal geisers per km2. Dit gebied bevat naar schatting een 200 geisers en vele warmwaterbronnen. Het gebied werd gevormd als gevolg van krachtige vulkanische activiteit. Deze geisers staan bekend om de vreemde manier van uitbarsten. Zo barsten de meeste geisers in de ‘Vallei van de Geisers’ onder een hoek uit. Daarnaast wordt het merendeel van de geisers in de ‘Vallei van de Geisers’ geclassificeerd als een fonteingeiser, in tegenstelling tot de meeste andere geiservelden in de wereld.

Chili De naam El Tatio betekend “de grootvader”. El Tatio is een geiserveld in het Andesgebergte in het noorden van Chili, op een hoogte van 4200 meter boven zeeniveau. In deze vallei bevinden zich op dit moment naar schatting 80 geisers. El Tatio werd het grootste geiserveld van het zuidelijk halfrond na de verwoesting van veel van de Nieuw-Zeelandse geisers, en is het derde grootste geiserveld van de wereld. Opvallend aan deze geisers, is dat hun uitbarstingen erg laag zijn. De hoogste uitbarsting die is waargenomen, was slechts 6 meter hoog. Maar de stoomkolommen kunnen tot ruim 20 meter de lucht in komen. De gemiddelde eruptiehoogte van de geisers in El Tatio is ongeveer 0,75 meter.

Nieuw Zeeland

24


Het vulkanische gebied Taupo bevindt zich op het Noordereiland Nieuw Zeeland. Het is 350 km lang en 50 km breed en ligt boven een subductiezone. Veel geisers in dit gebied werden verwoest als gevolg van geothermische onderzoeken en ontwikkelingen. Maar het vulkanische gebied Taupo bevat nog steeds enkele tientallen actieve geisers. Aan het begin van de 20e eeuw had dit gebied de grootste geiser die ooit is waargenomen, de ‘Waimangu Geyser’. ‘Waimangu Geyser’ begon in 1900 met uitbarsten en barstte gedurende 4 jaar periodiek uit, totdat een aardverschuiving de geiser verwoestte. Uitbarstingen van de ‘Waimangu Geyser’ bereikten 160 meter hoogte en sommige superuitbarstingen haalden zelfs een hoogte van maar liefst 500 meter! Recent wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat de aardkorst onder het vulkanische gebied Taupo maar 5 km dik is. Onder de dunne aardkorst van het vulkanische gebied Taupo ligt een laag magma van 50 km breed en 160 km lang. Er is daar dus een grote warmtebron aanwezig, die het ontstaan van geisers mogelijk maakt.

Foto: Lady Knox Geyser

Koudwatergeiser De meest bekende koudwatergeiser is de Crystal Geyser, nabij de Green River in Utah (VS). Crystal Geyser barst dagelijks tussen de 8 en 17 uur uit. In Duitsland bevinden zich twee koudwater geisers, namelijk ‘Brubbel’ in Wallenborn en ‘Geysir Andernach’ in Andernach.

5. Beantwoording deelvraag 2

25


In dit hoofdstuk staat de tweede deelvraag centraal. Deze deelvraag geeft zicht op de invloeden van de hydrothermale bronnen op aarde. De vraag zorgt ervoor dat we verder kijken dan alleen het inventariseren van het aardrijkskundige fenomeen. We gaan het ook interpreteren. De deelvraag luidt alsvolgt: ‘Welke invloed hebben hydrothermale bronnen op de natuur?’ De vraag hebben we onderverdeeld in twee subdeelvragen. • Welke positieve invloeden hebben de bronnen op de natuur? • Welke negatieve invloeden hebben de bronnen op de natuur? 5.1 Welke positieve invloeden hebben de bronnen op de natuur? 1) Warmtebron voor dieren

Lokale landdieren verwarmen zich bij de bronnen in koude perioden. Dit kan ook weleens verkeerd gaan. Een voorbeeld hiervan zijn de Makaken in Nagano (Japan).

2) Nieuwe diersoorten

Rond de black smogers zijn levensvormen waargenomen die nooit eerder zijn waargenomen. Organisme die energie ontlenen uit de combinatie van warmte en op zwavel gebaseerde chemosynthese. (zie artikel volkskrant in bijlage 1)

Diersoorten die lokaal zijn waargenomen zijn grote oesters en mosselen, tubewormen en kleine krabbetjes. 5.2 Welke negatieve invloeden hebben de bronnen op de natuur?   

Energieopwekking Toerisme Afzetting mineralen 26


1) Energieopwekking De IJslandse ondergrond bestaat geheel uit vulkanisch gesteente. IJsland bezit dus geen fossiele brandstoffen (die komen alleen maar voor in sedimentair gesteente). Door de stijgende olieprijzen bleek dat een groot probleem voor de IJslandse economie. IJsland besloot om heetwaterbronnen op grote schaal als energiebron te gaan gebruiken. Op dat moment werd nog slechts 10% van de natuurlijke hulpbronnen gebruikt. Elk woning in Reykjavik wordt verwarmd door heet water dat wordt aangevoerd vanuit de op 15 kilometer afstand gelegen bron "Reykir" en het op 30 kilometer afstand gelegen geothermische veld "Nesjavellir". Dit water wordt 's nachts, wanneer het verbruik laag is, aangevoerd en opgeslagen in grote tanks. In de tanks wordt het water enigszins afgekoeld, zodat het overdag klaar is voor gebruik. Niet alleen gebouwen, maar ook zwembaden en broeikassen worden hiermee verwarmd. Bij meerdere van deze geisers speelt het gevaar dat ze door gepland gebruik van geothermische energie zullen verdwijnen of inactief zullen worden. De hoeveelheid beschikbare warmte en het grondwaterpeil zullen zodanig verlaagd worden dat geiseractiviteit niet langer mogelijk is. Dit heeft zowel op nationaal niveau als op mondiaal niveau gevolgen voor het toerisme en dus ook de inkomsten en economie. Inmiddels zijn de IJslanders ook op zoek naar andere toepassingen, bijvoorbeeld in de chemie en in de droog- en koeltechnieken voor fabrieken. Geothermische bronnen worden verder gebruikt voor de opwekking van elektriciteit. 2) Toerisme Over de hele wereld zijn er veel gebieden met geothermische activiteit. Deze toeristen brengen veel inkomsten mee voor de plaatselijke bevolking, maar ook veel vervuiling. Om toeristen alleen al te kunnen ontvangen moeten er faciliteiten gebouwd worden. Denk aan hotels, winkels, restaurants. Hiernaast moeten toeristen ook naar het gebied vervoerd worden. Men wordt

27


ingevlogen per vliegtuig om vervolgens met vele transfers over het eiland rondgeleid te worden. Een goed voorbeeld van een geothermisch toeristisch land is IJsland. De geiservelden in IJsland zijn enkele van de meest commercieel levensvatbare geiserlocaties in de wereld. IJsland verdient veel aan toeristen die op vakantie gaan naar IJsland om daar de geisers te bewonderen. IJsland ontvangt jaarlijks ongeveer 300.000 toeristen, evenveel als het aantal inwoners. De toeristen vervuilen de omgeving en de geisers. Bewust en onbewust. 3) Afzetting materialen Alle hydrothermale bronnen zetten mineralen af. Dit kan bijvoorbeeld ijzer of koper zijn, maar ook zwavel, klei of gips. De mineralen zetten zich af op de aardbodem, wat leven voor flora en fauna soms erg moeilijk kan maken. Dit kan het water vervuilen en meevoeren door de rivieren.

28


6.

Beantwoording deelvraag 3

In het vorige hoofdstuk hebben we de gevolgen voor de natuur uiteengezet. In dit hoofdstuk zullen we dieper ingaan op de gevolgen voor de mensheid. Deelvraag drie luidt alsvolgt: ‘Welke invloed hebben hydrothermale bronnen op de mens?’ De volgende subdeelvragen worden beantwoord: • Welke positieve invloeden hebben de bronnen op de mensheid? • Welke negatieve invloeden hebben de bronnen op de mensheid? 6.1 Welke positieve invloeden hebben de bronnen op de mensheid? Naar aanleiding van bronnenonderzoek zijn de volgende gevolgen naar boven gekomen. • • • • •

Men kan een vulkanische uitbarsting voorspellen. Zwavelafzetting voor industrie Toerisme Geneeskrachtig water Energieopwekking

1) Men kan een vulkanische uitbarsting voorspellen. Dit is natuurlijk positief gevolg voor de mensen op lokaal niveau. Daarbij is het voor de mensen die het willen zien/meten/beleven ook positief. Zo kunnen zij op tijd naar die betreffende plek reizen. Dit gebeurt op wereldschaal, mensen en wetenschappers komen van over de gehele aardbol naar uitbarstingen kijken en deze bestuderen. Wetenschappers vinden vaak aanwijzingen over eerder gebeurde uitbarstingen door de overblijfselen te bestuderen. Gebieden verwoest door lava stromen, as-regens kunnen in kaart gebracht worden waardoor de studie hiernaar veel gemakkelijker zal gaan. Aan de hand van de verzamelde gegevens kunnen de wetenschappers een vrij precieze voorspelling maken van wanneer de volgende uitbarsting zal zijn.

29


Waarschuwingssignalen: Voor de uitbarsting zal het magma in een ruimte onder de vulkaan stromen en zich verzamelen in een magmakamer. Wanneer het magma dichter bij het grondoppervlak komt zullen er gassen vrijkomen. Deze gebeurtenissen geven de aanwijzing dat er een uitbarsting zal komen. Het bewegende magma zal bijvoorbeeld kleine trillingen en aardbevingen in het grondoppervlak veroorzaken. Als het magma zich verzameld in de magmakamer zal de vulkaan iets opzwellen, gassen zullen ontsnappen door de scheuren in de grond. Fumarolen en solfatoren zijn van belang voor het voorspellen van vulkaanuitbarstingen omdat ze dan heviger werken. Waarneemapparatuur: Er zijn verschillende apparaten die deze activiteiten kunnen waarnemen. De seismografen kunnen kleine aardbevingen waarnemen en een tiltmeter kan de zwelling van de vulkaan meten. Correlatie Spectrometers (COSPECS) kunnen de hoeveelheid zwaveldioxide in de lucht meten. Dit is een gas dat in grote hoeveelheden opstijgt boven de vulkaan. Het probleem van voorspellen: Vulkanologen worden erg goed in het voorspellen van uitbarstingen Er blijven echter een aantal uitzonderingen bestaan. Het is erg moeilijk om een uitbarsting precies te voorspellen. Vaak komt er na de waarneming van bewegend lava geen uitbarsting. Het vastleggen van de activiteiten rond een vulkaan die misschien gaat uitbarsten is erg duur. Omdat er zoveel vulkanen iedere paar honderd tot duizend jaar uitbarsten, is het onmogelijk om al die vulkanische activiteiten vast te leggen. Het voordeel is echter dat áls we deze waarneem apparatuur plaatsen we niet verrast zullen worden door een uitbarstende vulkaan. 2) Zwavelafzetting voor industrie Als voorbeeld de fumarole in Nieuw-Zeeland waar één van de mineralen zwavel is. De gasbronnen worden solfatoren genoemd zodra ze zwavel bevatten. Deze zwavel slaat neer als de stoom samen met het grondwater opborrelt, waardoor koolstofdioxide oplost tot carbonaat en diwaterstofsulfide wordt omgezet in zwavel of sulfaat. Zwavel is vaak verantwoordelijk voor een gele afzetting rond de opening van een gasbron.

30


In de chemische industrie wordt zwavel veel gebruikt als grondstof voor allerlei verbindingen. Andere toepassingen van zwavel zijn: • Grondstof voor kunstmest. • Wespennesten uitroken. • Gemorst kwik opruimen, omdat zwavel hiermee snel reageert en voorkomt dat het kwik verdampt. • Als 1 van de onderdelen waar vuurwerk uit opgebouwd is. • Bij de productie van munitie werd vroeger ook veel zwavel gebruikt. 3) Toerisme Als je IJsland noemt, denkt vrijwel iedereen gelijk aan de geisers die daar voorkomen. Ook een bekende plek is het vulkaanpark in Amerika ‘YellowStone Park’. De warm- en heetwaterbronnen in Bulgarije, Hongarije en Turkije kent ook bijna iedereen wel. Zeker als het gaat over mensen met reuma die daar nog wel eens naar toe gaan. Dit zijn de wereldwijd bekende hydrothermale bronnen en ook gelijk de bronnen die de meeste toeristen trekken. Toerisme levert economisch veel voordelen. 4) Geneeskrachtig water Bulgarije is rijk aan hydrothermale bronnen: er zijn meer dan 530 minerale bronnen met verschillende chemisch-fysische samenstelling, temperatuur en geneeskrachtige eigenschappen en tientallen plaatsen met geneeskrachtige modderbaden. Op het gebied van hydrominerale, bioklimatologische, geneeskrachtige modder, thalasso- en andere therapieën staat Bulgarije vooraan in Europa. Vooral mensen die kampen met allerlei gezondheidsproblemen zoals reuma, aandoeningen van de luchtwegen en maag- en darmklachten hebben baat bij een hydrothermale behandeling. Thermale bronnen zijn ook uitermate geschikt voor mensen die recent een operatie hebben ondergaan en die zich in het genezingsproces bevinden. De thermale bronnen van Gréoux staan al sinds het tijdperk van de Romeinse keizers hoog aangeschreven door hun genezende kracht.De baden in deze kuuroorden zijn gevuld met thermaal water, dat een 31


constante temperatuur heeft van 49 graden Celsius. Het helende water verlicht de pijn in gewrichten en spieren, pijn die is veroorzaakt door botontkalking, stijfheid en slijtage. Hydrotherapie kan de aanmaak van endorfine stimuleren, de zogenaamde happy neurotransmitters, waarvan bekend is dat ze de gewaarwording van pijn verminderen. Vanuit Nederland worden de reizen naar zulke kuuroorden voor het grootste gedeelte vergoedt door de zorgverzekeraars. Mensen met reuma kunnen in oktober naar Turkije om daar een week in een kuuroord te verblijven. Door deze behandeling kunnen mensen met reuma de winter met veel minder pijn doorkomen. De schaalniveaus zijn hier van lokaal tot mondiaal vertegenwoordigd. Het beroemdste zwembad van IJsland is "Bláa Lónid", de "Blue Lagoon". Het water van de "Blue Lagoon" schijnt geneeskrachtig te zijn. Dit bad wordt wel gebruikt, maar op welke manier dit bad geneeskrachtig is weten ze nog niet goed, vergeleken met de eerder genoemde ‘baden’. 5) Energieopwekking: De geothermische bronnen werden 200 jaar geleden voor het eerst gebruikt. Er werd toen zout gewonnen uit zeewater door dit te laten verdampen met behulp van de bronnen. In 1928 werd in de IJslandse hoofdstad Reykjavik bij wijze van proef een leiding aangelegd van dichtbij gelegen bronnen naar een ziekenhuis, een school en een zwembad. Het experiment slaagde, waarop besloten werd de gehele stad te laten verwarmen door heetwaterbronnen. Dat is nu het geval. Elk gebouw en elke woning wordt verwarmd door heet water dat wordt aangevoerd vanuit de op 15 kilometer afstand gelegen bron "Reykir" en het op 30 kilometer afstand gelegen geothermische veld "Nesjavellir". Dit water wordt 's nachts, wanneer het verbruik laag is, aangevoerd en opgeslagen in grote tanks. In de tanks wordt het water enigszins afgekoeld, zodat het overdag klaar is voor gebruik. 6.2 Welke negatieve invloeden hebben de bronnen op de mensheid? Giftige dampen en bacteriën

Rivieren worden vervuild door natuurlijk zwavel uit de bodem. Dit is giftig voor zowel mens als dier. Tevens is het gevaarlijk voor de mens 32


vanwege grote hitte of opgeloste zware metalen. De uitstoot van koolzuurgas in de omgeving van de Etna tussen twee erupties is even groot als de uitstoot van vier grote kerncentrales.

7. Beantwoording hoofdvraag

Na het beantwoorden van de deelvragen kan uiteindelijk ook de hoofdvraag beantwoord worden. ‘In hoeverre hebben hydrothermale bronnen invloed op de natuur en mensheid op diverse schaalniveaus?’ Hydrothermale bronnen zijn over de hele wereld aanwezig. Op de ene plek op aarde meer dan op de andere plek. Dit is allemaal afhankelijk van de omgeving. We kunnen concluderen dat op lokaal, regionaal en nationaal niveau, de meeste invloeden waarneembaar zijn rond de hydrothermale bronnen. Zowel natuurlijk gezien, als ook politiek en sociaal-cultureel.

Als er natuurlijke veranderingen plaatsvinden kan dit directe invloed hebben op grotere schaal. Mochten de geisers blijven uitdoven door de aanleg van energiecentrales, dan heeft dat economisch vergaande gevolgen, maar ook cultureel gezien zal er veel verdwijnen.

Sociaal-culturele en historische invloeden heeft het vooral in het verleden gehad en heeft de cultuur van de mensheid op lokaal niveau beïnvloed.

Vooral economisch gevolgen zijn op bredere schaal waarneembaar. We hebben het hier over continentaal en mondiaal schaalniveau. Een voorbeeld van dit brede economische niveau is het toerisme. Op lokaal niveau haalt men hier geld mee binnen, maar ook op mondiaal niveau. Touroperators en specialisten buiten bijvoorbeeld IJsland nemen de bijzondere geisers op in hun aanbod om mensen en inkomsten aan te trekken.

33


8. Aanbeveling voor het onderwijs Het verslag zelf behoeft geen aanvullende conclusies of aanbevelingen. Wel willen we de aanbeveling van het project graag op een andere manier invullen.

In dit hoofdstuk willen we kort uitleggen wat het nut is van het onderwerp en op welke wijze het onderwerp in te passen is in het bestaande onderwijs.

Het onderwerp hydrothermale bronnen wordt vaak weggelaten in de aardrijkskundige lessen of alleen met naam genoemd. In de laatste deelvragen hebben we kunnen lezen dat ze veel gevolgen kennen op verschillende schaalniveaus en dimensies en daarom een plaats zouden moeten verdienen in het vakonderwijs.

34


Het onderwerp zou net als in het verslag via twee kanten benaderd kunnen worden. Wat is het en welke gevolgen brengt het met zich mee? Dit leert leerlingen onder andere om naast het waarnemen ook verbanden te leggen. Leerlingen krijgen zicht op verschillende dimensies die allemaal verband houden met elkaar.

Hydrothermale bronnen zouden goed plaatsbaar zijn in het onderwerp ‘vulkanische verschijnselen’ of ‘veranderende aarde’.

Door middel van dit verslag en de presentatie willen we een naslagwerk afleveren voor zowel leraren die op zoek zijn naar basisinformatie als leraren die wat uitgebreidere informatie over het onderwerp willen hebben.

Literatuurlijst

35


Boeken: Luhr,J.F (2003) ‘’Aarde’’. London: Dorling Kindersley Limited Meijer, P.J (1997) ‘’Vulkanen en thermische bronnen’’. Palladium Publishers Bennet,P. (1998) ‘’De planeet aarde’’. Time Life Books

Internet: http://www.socmut.be/socmut/publicaties/smagazine-archief/2007/200710/genezendekrachtvanwater.htm http://www.bigtrip.info/reisverslagen/new_zealand/rv_tong_2510.htm http://nl.wikipedia.org/wiki/Hydrothermale_circulatie http://nl.wikibooks.org/wiki/Wikijunior:De_geschiedenis_van_de_Aarde/Geisers http://www.bgrealty.eu/overbulgarije_hresort.html#4 http://www.educypedia.be/education/blacksmokers.htm http://www.amnh.org/nationalcenter/expeditions/blacksmokers/life_forms.html http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrothermal_vent http://science.uniserve.edu.au/school/quests/hydroventsb.html www.wikipedia.nl

Krant: Pierra, 5 feb 2010 ‘’ Het eerste leven ontstond in hydrothermale bronnen. Volkskrant Overige: Informatiecentrum Geyser Andernach in Andernach Informatiecentrum Lava Dome in Plaidt Interview gids. Geoloog informatiecentrum Andernach

36


Bijlage 1

vraag 6.1

Het eerste leven ontstond in hydrothermale bronnen vrijdag 5 februari 2010 14:12 door pierra Tags: abiogenese, chemiosmose, o2, atp, hydrothermale bronnen, diepzeebronnen, ontstaan leven, oersoep, co2, h2 Het ziet er naar uit dat de al 80-jaar oude theorie van het ontstaan van leven uit de prebiotische oersoep op de schop gaat. Een nieuwe studie lanceert de hypothese dat het eerste leven waarschijnlijk ontstaan is in de onderzeese hydrothermale bronnen. Hier bevinden zich reeds geochemische gradienten, die het transport van protonen bewerkstelligen, de eerste bron van energie voor leven. Alle huidige organismen halen hun energie uit intracellulaire chemiosmose. De oude theorie van de oersoep baseert zich o.a. op het beroemde experiment van Miller-Urey, dat ervan uitging dat deze oersoep, met methaan en ammonia, in contact stond met de atmosfeer en waarin de bron van energie gevormd werd door electrische ontladingen, die de bliksem nabootsten. De glazen bol waarin dit experiment zich voltrok, bracht (uiteindelijk) bijna al de ons bekende aminozuren voort. Aminozuren vormen de bestanddelen van eiwitten, de bouwstenen van iedere cel en organisme. De nieuwe studie lanceert een geheel andere hypothese, die al enigszins in de lucht hing (zie ook onderstaand filmpje). Ze stellen allereerst voor dat het leven uit gassen ontstond (H2, CO2, N2, H2S) en dat de energie voor het eerste leven verzameld werd uit geochemische gradienten die zich bevinden in kleine onderling verbonden poriĂŤn van

37


speciale hydrothermale bronnen. Een dergelijk soort honingraat van microscopische gaatjes kan gezien worden als een geheel aan katalytische kleine cellen, waar zich vervolgens lipiden, proteinen en nucleotiden gevormd kunnen hebben. Deze nieuwe ideeën baseren zich op die van Michael J. Russell over alkaline diepzeebronnen die chemische gradienten produceren. Deze komen sterk overeen met de protonengradienten in de membranen van levende organismen. De eerste organismen maakten waarschijnlijk gebruik van deze protonengradienten om het universele energiemolecuul ATP (of een eenvoudiger alternatief) aan te maken. Mettertijd evolueerden de organismen naar een eigen intern protonengradient. De onderzoekers stellen dat de eerste electronendonor H2 en de eerste acceptor CO2 was. (Er bestond nog geen O2 in de atmosfeer en het water.) Ze veronderstellen dus dat het eerste leven aanvankelijk energie haalde uit de geochemische gradienten, waarna ze deze inbouwden en eigenmaakten om onafhankelijk te worden van de diepzeebronnen. Een dergelijke hypothese, ook al is die minder biochemisch van aard, werd gesuggereerd in dit filmpje (met dank aan ing. St Hawk) over een lezing van David Gallo met prachtige bewegende beelden van hydrothermale bronnen en de omringende fauna. Hier leven bacteriën die resistent zijn tegen hoge temperaturen (180°C) en H2S ‘ademen’. De wetenschappers uit het filmpje beweren dat deze levensvormen wel eens de oudste organismen op Aarde kunnen zijn. Bron: ScienceDaily Update 13-02-2010: artikel in NewScientist

Bijlage 2

Cd-rom met de presentatie van het onderwerp. De film en de PowerPoint.

38


Hydrothermale bronnen