Hoofdstuk 4, Biosfeer

§4.1
Alfred Wegener werd in 1910 getroffen door de merkwaardige gelijkvormigheid van de kustlijnen aan beide zijden van de Atlantische Oceaan. Hij kwam hierdoor op het idee dat continenten zich mogelijk horizontaal zouden hebben verplaatst. Geologen toonden aan dat Canada hetzelfde plooigebergte had als West-Europa. Ook werd door paleontologen en biologen ontdekt dat er een sterke verwantschap bestond tussen de fauna's van Noord-Amerika en Europa en ook tussen die van Zuid-Amerika en Afrika. Volgens paleoklimatologen waren de klimaten op de continenten ook veranderd. Dit lijkt voldoende bewijs om aan te nemen dat Wegener op het juiste spoor zat. Alleen waren de mensen in die tijd ervan overtuigd dat de continenten vast lagen. Hun verklaarde het verschuiven van de continenten als volgt; de aarde zou langzaam afkoelen waardoor zij zou krimpen. Alleen werd met behulp van radioactiviteit berekend dat deze theorie niet klopte.
Wegener publiceerde zijn theorie in 1915, volgens deze theorie zaten de continenten ooit aan elkaar. Deze theorie heet het mobilisme. In die tijd was verificatie de manier om tot nieuwe kennis te komen. Verificatie wil zeggen dat je een theorie aanvaardt wanneer deze bevestigd wordt. Maar doordat verificatie niet voldoende zekerheid gaf, kwam Karl Popper in de jaren dertig tot de conclusie dat het alleen mogelijk was om de onjuistheid van een theorie te bepalen, falsificatie genaamd. Hij eiste: een tegenbewijs en de theorie wordt verworpen. Thomas Kuhn vond dat Popper te ver ging met zijn falsificatie. Kuhn beschreef de wetenschappelijke ontwikkelingen als volgt: in wetenschappelijke rustige perioden gaat de wetenschap uit van een bepaald stramien volgens welke alle onderzoek gedaan wordt. Dit heet een paradigma.
Er ontstond alleen wel een crisis in het paradigma en zodra er een alternatief paradigma komt, vindt er een wetenschappelijke revolutie plaats. Dit gebeurde met de opkomst van het mobilisme. Imre Lakatos beschrijft de wetenschap in termen van researchprogramma's. Dit zijn complexe en uitgebreide onderzoeksmodellen. Het oude programma wordt daarbij verworpen bij een nieuw en beter alternatief. Het is hierbij mogelijk dat de oude en nieuwe theorie naast elkaar bestaan. Pas als de fundamenten van de oude theorie door de feiten worden tegengesproken, wordt op een ander researchprogramma overgegaan.
Toen in 1986 uiteindelijk de schollentektoniek werd ontdekt, ging de wetenschap overstag. De aardkorst drijft mee op convectiestromingen, die ontstaan doordat het warme deel in de aarde stijgt en het koelere deel daalt. Er zijn drie soorten grenzen tussen schollen. Bij de oceanische ruggen ontstaat nieuwe aardkorst door vulkanische activiteit. Bij troggen verdwijnt aardkorst doordat een schol onder de andere schuift. Bij transformbreuken schuiven schollen horizontaal langs elkaar.

§4.2
4,6 miljard jaar geleden is de aarde ontstaan. Toen de tijd was er nog geen dampkring, waardoor de temperatuur niet stabiel was. Zeeën of oceanen waren er nog niet. De aarde was nog totaal ongeschikt voor leven. Toen zo'n 3,5 miljard jaar geleden het eerste leven ontstond, was er inmiddels veel veranderd. Door vulkanische activiteit was een dampkring ontstaan die bestond uit stikstof, waterdamp, koolstofmono-oxide, koolstofdioxide, waterstof, ammoniak, methaan en waterstofsulfide. In het water ontwikkelde zich het eerste leven. Ongeveer 2,3 miljard jaar geleden werd door organismen voor het eerst zuurstof geproduceerd.
Zonder onze dampkring zou het behoorlijk koud op onze aarde zijn, de dampkring houdt namelijk de warmte van de zon vast. Behalve het vasthouden van warmte heeft de dampkring ook andere functies. Zo beschermt de dampkring ons tegen inslagen van meteorieten. Ook schadelijke straling van de zon wordt in de dampkring onschadelijk gemaakt. De ozonlaag filtert UV-straling en zet deze om in warmte. Het onderste deel van de dampkring en het bovenste deel van het aardoppervlak behoren tot de biosfeer. Dit betekent laag waarin leven voorkomt. Tot deze laag behoren zowel alle organismen als alle niet levende factoren zoals gassen, water en stenen.
Organismen bestaan voor een belangrijk deel uit koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof. Alle stoffen op aarde nemen deel aan een kringloop. Deze kringlopen beïnvloeden elkaar en vormen samen een complex geheel binnen de biosfeer.

§4.3
De geschiedenis van de aarde is door geologen in een tijdschaal ingedeeld. De eerste officiële geologische tijdschaal dateert uit 1900. Men stelde een relatieve tijdschaal op, omdat ze toen nog niet de exacte ouderdom van de aarde konden bepalen. Dit deden ze met behulp van aardlagen. Hierbij gebruikte men 4 uitgangspunten:
1.De wet van superpositie: gesteenten zijn in de loop der tijd ontstaan waarbij de onderste het eerst gevormd zijn en de bovenste het laatst.
2.Fossielen die in opeenvolgende gesteentelagen voorkomen, versteende levensvormen die elkaar opgevolgd zijn.
3.Men ging ervan uit dat processen die nu het aardoppervlak vormen, vroeger op dezelfde manier werkzaam waren. Huidige sedimentatie en vulkanisme geen dus informatie over de aardgeschiedenis.
4.Voor afzetting van kilometers dikke sedimentpakketten is onvoorstelbaar veel tijd nodig. Elke laag stelt dus een korte of lange periode voor al naar gelang de dikte van de laag.
Men kan aan de hand van de aardlagen zien of een bepaalde perioden heet, kout, vochtig of droog is geweest.
Tijdens het Pleistoceen wisselden perioden van extreme koude (ijstijden of glacialen) en warme perioden (interglacialen) elkaar af. James Hutton sprak als eerste over extreem koude perioden. Zijn ideeën werden genegeerd. Louis Agassiz gebruikte in 1837 voor het eerst de term ijstijd. Hij werd eerst uitgelachen, maar uiteindelijk toch serieus genomen, omdat alleen het aannemen van het optreden van ijstijden de geologische verschijnselen konden verklaren. Men gaat er tegenwoordig vanuit dat er de afgelopen 2,5 miljoen jaar 7 grote ijstijden zijn geweest, afgewisseld door interglacialen. Mogelijke oorzaken: de verminderde intensiteit van de zonnestralen, de schommelingen van de aardas, de wisselende baan van de aarde om de zon en de manier waarop de aarde om haar eigen as draait. Gedurende het Pleistoceen en het Holoceen is vrijwel geheel het Nederlandse landschap gevormd. Het is mogelijk dat de ijstijden nog niet voorbij zijn. Of we de laatste 10 000 jaar in een interglaciaal zitten, is niet duidelijk. Wel is de temperatuur in deze periode gestegen.
Tijdens het Pleistoceen heeft de mens zich ontwikkeld tot wat hij nu is. Voor het Pleistoceen leefden er verschillende mensachtigen in Afrika. Zo'n 100 000 jaar geleden kwam er een menselijke soort voor in heel Europa die nu bekend staan als de Neanderthaler. Deze mens kende vuur en leefde in grotten. Zijn bouw was aangepast aan kou. Zijn schedel was bijvoorbeeld erg stevig en hij had een compact postuur. 30 000 jaar geleden is de Neanderthaler uitgestorven.

§4.4
Voor zover wij weten, is er alleen leven op de planeet aarde. Ons zonnestelsel bestaat uit de zon, negen planeten, talloze planetoïden, kometen en meteoroïden. De planeten zijn te verdelen in reuzenplaneten en de aardse planeten. De reuzenplaneten hebben een vaste kern en een uitgestrekte koude atmosfeer. De aardse planeten staan veel dichter bij de zon. Mercurius is de op een na kleinste van de aardse planeten en staat het dichtst bij de zon. Mercurius heeft geen dampkring waardoor haar oppervlakte bezaaid is met inslagkraters. Van de aardse planeten lijken Venus en Mars het meeste op de aarde. Toch komt er ook op deze planeten geen leven voor.
De grootte, de vorm van de baan, de samenstelling en de massa van Venus lijken sterk op die van de aarde. In tegenstelling tot de aarde is het op Venus echter zeer heet. Voor een klein deel komt dit slechts doordat Venus dichter bij de zon staat. Veel belangrijker is de dampkring van Venus, deze dampkring heeft een hoge dichtheid waardoor de luchtdruk aan de oppervlakte 90 maal groter is dan op aarde. Er valt voortdurend regen van zwavelzuur en het waait er continu. Door de grote dichtheid van de dampkring en de hoge concentratie koolstofdioxide heerst er op Venus een zeer sterk broeikaseffect. Op aarde is de gemiddelde temperatuur aan de oppervlakte 27 °C, op Venus 457 °C.
De baan van Mars om de zon is meer excentrisch dan die van de aarde. Hierdoor zijn er grotere verschillen in de lengte van de seizoenen. De lucht op Mars is erg ijl, de luchtdruk aan de oppervlakte bedraagt slechts 0,7% van die van de aarde. Deze concentratie koolstofdioxide kan de warmte niet vasthouden. De temperatuur is daardoor aan de grond soms -50 °C. Omdat er geen oceanen zijn, treden er aan het gehele planeet oppervlak flinke temperatuurwisselingen op. Krachtige winden veroorzaken stofstromen van ijzeroxide die de hemel rood kleuren.