De 21 meest bijzondere wetenschapsbeelden van 2021 – geduid door 21 wetenschappers

Maartje BakkerGeorge van HalMaarten KeulemansKim BakkerJean-Pierre GeelenLaurens VerhagenPieter SabelTonie Mudde en Ellen de Visser

Net als de rest van de wereld vergaapte de wetenschapsredactie van de Volkskrant zich aan de foto’s uit La Palma, waar dit jaar een van de grootste vulkaanuitbarstingen in tijden plaatsvond. Vreselijk voor wie er woont, maar ook een visueel spektakel. Hoe zo’n lavastroom rokend en bulderend in de zee stroomt, om daar af te koelen en nieuw land te vormen. Hoe een dikke laag as neerdwarrelt, om een soort sneeuwlandschap te vormen waar de weergoden de kleuren wit en zwart door elkaar haalden. Zo begon het idee om een jaaroverzicht te maken van de mooiste wetenschapsbeelden. 21 stuks leek ons toepasselijk ter afsluiting van het jaar 2021.

Bij elke foto raadpleegden we een expert met verstand van de materie. Een vulkanoloog ziet immers meer interessante details op een foto van La Palma dan een leek en een conservator van het Rijksmuseum van Oudheden weet precies waarom de reconstructie van de oudste Nederlander zo’n grote neus heeft. We categoriseerden de beelden in thema’s die op de voorgrond traden dit jaar, van klimaatgeweld tot historische ontdekkingen, en van ruimtevaart tot, jawel, corona.

De Volkskrant presenteert de 21 mooiste, raarste, ontroerendste en gewelddadigste wetenschapsbeelden van 2021, geselecteerd door de wetenschapsredactie en de fotoredactie. Met veel dank aan de 21 wetenschappers die elke foto voorzagen van deskundig commentaar.

Tonie Mudde, chef wetenschapsredactie

CORONA: het virus dat de wereld in de greep houdt

1. Op zoek naar de bron van corona

null Beeld Panos Pictures / ANP
Beeld Panos Pictures / ANP

Vleermuizen vangen met een vangnet aan een lange stok, zoals deze onderzoekers kennelijk hebben gedaan? In Nederland zouden we het zo beslist niet doen, zegt ecoloog en vleermuizenkenner Niels de Zwarte (Het Natuurhistorisch). ‘Dan kun je net zo goed een tennisracket gebruiken. De kans dat je iets bij ze breekt als je naar die dieren slaat, is groot. Maar goed, misschien hanteert men in Azië andere normen.’

Want in Azië – Thailand, om precies te zijn – werd deze foto in januari genomen. Een goede 100 kilometer noordelijker, in Laos, werd een vergelijkbare expeditie beloond: Franse wetenschappers vonden bij een populatie hoefijzerneusvleermuizen een coronavirus dat voor 96,8 procent overeenkomt met sars-cov-2, hét coronavirus. Naar alle waarschijnlijkheid is het virus uiteindelijk via een meer aan de mens verwant ‘tussendier’, zoals een nerts, civetkat of schubdier naar Wuhan gekomen. Canadees onderzoek wees deze zomer uit dat er tijdens de eerste uitbraak in Wuhan op grote schaal zwarte handel in die dieren plaatsvond.

De beschermende pakken zijn geen overbodige luxe, zegt De Zwarte. ‘Dat is wel nodig als je een grot binnenstapt waar een miljoen vleermuizen zitten. Je wilt voorkomen dat je poep of stof inademt. Niet alleen vanwege virussen; je moet ook oppassen voor bacteriën en schimmels.’ Een miljoen vleermuizen is trouwens geen overdrijving: ‘In de grootste vleermuizengrot die we kennen, de Bracken Bat Cave in Texas, zitten er miljoenen.’

En dan: de vleermuizen een linnen zak in. Zo doet De Zwarte het zelf ook. ‘Zodat ze tot rust kunnen komen en je uitwerpselen kunt verzamelen voor nader onderzoek.’ Waarbij hij meteen aantekent: echt gevaarlijk zijn Nederlandse vleermuizen niet. Helaas heeft de coronacrisis het imago van de dieren geen goed gedaan, merkt hij aan de reacties als hij in de regio Rotterdam vleermuizenkasten ophangt. ‘We moeten echt uitleggen dat je van Nederlandse vleermuizen geen covid kunt krijgen.’

De vleermuizen op de foto zijn waarschijnlijk hoefijzerneusvleermuizen, ‘een klassieke vleermuis die zijn vleugels om zich heen vouwt als hij gaat slapen en die soms aan één pootje hangt’, zegt De Zwarte. Dat ze in een zwerm uitvliegen, heeft een reden: deze groep trekt erop uit als het nog licht is, en dan ben je in een zwerm veiliger voor roofdieren.

Als wetenschapper kende De Zwarte de waarschuwingen over dreigende nieuwe ziekten al jaren. ‘Wat me vooral heeft verbaasd is hoe bizar snel dit de wereld overvloog. Niet met vleermuisvleugeltjes, maar met de ijzeren vleugels van het vliegtuig.’ (Maarten Keulemans)

Uitleg: Niels de Zwarte, ecoloog, Natuurhistorisch Museum Rotterdam

2. Dit is de deltavariant

null Beeld Science Photo Library / ANP
Beeld Science Photo Library / ANP

‘Het virus dat je hier ziet zou elk coronavirus kunnen zijn’, zegt hoogleraar coronavirologie Eric Snijder (LUMC). ‘Het sarsvirus, het mersvirus. Een muizencoronavirus, desnoods.’ Maar we zien hier toch echt sars-cov-2, het coronavirus dat ook in 2021 de wereld in zijn greep hield. De deltavariant, om precies te zijn.

Het virus, vergis u niet, dat zijn de kleine, roze bolletjes. ‘Ingekleurd door een 13-jarig meisje’, grapt Snijder, want in werkelijkheid zijn de bolletjes kleurloos. ‘Je ziet hier hun massale uittocht uit een geïnfecteerde cel. In minder dan een dag kan zo’n cel duizenden tot tienduizenden virusdeeltjes uitspuwen. En vaak blijven die plakken, of hechten ze zich weer aan de ACE2-receptoren van de cel, waarlangs het coronavirus binnenkomt. Maar er zullen er ook ontsnappen, op weg naar een volgende cel.’

De cel waaruit de virussen op deze foto ontsnappen is overigens een gekweekte menselijke darmcel. Vandaar de uitsteeksels: ‘Dat zijn natuurlijke uitstulpingen. Dit zijn cellen bedoeld om voedingsstoffen op te nemen, daarom hebben ze een groter contactoppervlak.’

Een beetje ‘fake’ is het wel, schampert Snijder, al die knalroze luchtwegvirusjes op een darmcel. ‘Het gaat hier meer om het mooie plaatje. Het wriemelt en het beweegt. Het ziet er een beetje eng uit.’ (Maarten Keulemans)

Uitleg: Eric Snijder, moleculair viroloog, LUMC

3. Handen – en negen pompen – aan het bed

null Beeld Robin Utrecht / ANP
Beeld Robin Utrecht / ANP

Nachtdienst op de intensive care van een Zuid-Hollands ziekenhuis. De fotograaf heeft de verpleegkundige uitgelicht, symbolisch voor de cruciale plek die zij, met haar collega’s, al bijna twee jaar inneemt. Opnieuw stroomden de ic’s dit najaar vol met coronapatiënten en als de ic’s vol zijn, dan moet het land op slot. Nooit eerder was er zoveel aandacht voor het vak van verpleegkundige, niet eerder werd zo duidelijk hoe belangrijk hun werk is en hoeveel handen aan het bed we tekortkomen.

De patiënt onder het blauwe laken ligt aan de beademing, rechts naast het bed is nog net de bewakingsmonitor te zien. Zijn handen zijn met een band aan de bedrand vastgebonden, om te voorkomen dat hij in zijn onrust de beademingsbuis lostrekt. Boven het hoofd van de verpleegkundige zien we de pomp van de sondevoeding, die via een slangetje in de neus van de patiënt wordt toegediend; daarnaast een infuuszak waar medicijnen in kunnen worden opgelost. In het midden een geel, afsluitbaar emmertje voor gebruikte naalden en een drukmeter waarmee bij iedere hartslag de bloeddruk kan worden vastgesteld.

In de toren met blauwe lampjes, links op de foto, zitten spuitpompen waarmee medicatie wordt toegediend die de patiënt continu nodig heeft: slaapmiddelen bijvoorbeeld en pijnstillers of antibiotica. Van de negen pompen staan er zeven aan, niet uitzonderlijk bij patiënten aan de beademing. Het rode en groene lampje boven aan de toren vormen het alarmsysteem.

Te midden van die kluwen aan apparatuur straalt de verpleegkundige een vertrouwenwekkende rust uit. Ze staat aan het hoofdeinde van de patiënt, nog meer symboliek. Wekenlang is zij zijn levenslijn. Ze is altijd nabij, ze verzorgt hem, herkent elke verandering, bedient en controleert die hele machinekamer, ze is er als de arts langskomt, denkt mee over de behandeling, staat de ongeruste familie te woord.

Ruim 14 duizend doodzieke coronapatiënten hebben sinds het uitbreken van de pandemie op de ic gelegen, het moeten allemaal net zulke indrukwekkende stillevens zijn geweest. (Ellen de Visser)

Uitleg: Meta van der Woude, intensivist en anesthesioloog in het Zuyderland Medisch Centrum in Heerlen

GESCHIEDENIS: spraakmakende historische ontdekkingen

4. Oog in oog met de oudste oer-Nederlander

null Beeld ANP
Beeld ANP

Stap in een tijdmachine, reis 50 duizend jaar het verleden in, wandel over Doggerland, het verdronken prehistorische land voor onze kust, en je zou ’m kunnen tegenkomen: Krijn, de oudste oer-Nederlander ooit gevonden. Het Rijksmuseum van Oudheden presenteerde dit jaar een reconstructie van zijn gezicht.

Een hele schedel hadden ze helaas niet tot hun beschikking. Wel een wenkbrauwboog, de rechter om precies te zijn. En laat dat nou net een markant stukje zijn waaraan je een neanderthaler kunt herkennen. Hij werd opgevist voor de Zeeuwse kust, bij het baggeren naar schelpen voor uw tuinpad of kattenbak. Een groep enthousiaste amateurwetenschappers houdt de vangsten daar goed in de gaten, omdat er ooit een droge toendra lag, met mammoeten en al.

Grote neus hè, die Krijn? Ook typisch iets voor neanderthalers. Dat weten onderzoekers dankzij andere vondsten van complete neanderthalerschedels met forse neusgaten. En kijk eens naar dat voorhoofd. Als je zelf je hand met je vingers omhoog tegen je voorhoofd legt, wijzen ze vrijwel recht naar het plafond. Het voorhoofd van een neanderthaler is platter, en de kin teruggetrokken, waardoor die neus nóg groter lijkt.

Maar wacht eens. Een reconstructie van een gezicht maken op basis van één wenkbrauwboog, hoe doe je dat eigenlijk? De Brabantse tweelingbroers Alfons en Adrie Kennis, wereldberoemde ‘paleo artists’, combineerden daarvoor de wenkbrauwboog eerst digitaal met twee andere neanderthalerschedels uit dezelfde tijd, een van een oude tandeloze man gevonden in Frankrijk, de ander van een jonge vent die ooit leefde in waar nu Kroatië ligt. Uniek aan Krijn is iets waar hij zelf niet zo blij geweest mee zal zijn. Een gat in het bot wijst op een tumor waardoor hij een bult had. Een goedaardige tumor, maar wel een waar je hoofdpijn of duizeligheid van kunt krijgen.

Om esthetische redenen is Krijn hier met ontbloot bovenlichaam afgebeeld, in het echt droeg hij vrijwel zeker vaak een vacht. Hartstikke koud toen, daar op die toendra! En neanderthalers waren echt wel in staat om een grottenbeer om te leggen en om te toveren tot een maaltijd en winterjas. Een ketting van klauwen behoorde ook tot de mogelijkheden, net als decoratieve strepen op de huid, gemaakt met brokjes oker of houtskool. Of Krijn dat óók deed, niemand die het kan zeggen natuurlijk. Wat zou het toch mooi zijn om echt terug de tijd in te reizen en het hem te vragen, mijmerde onlangs de conservator, van wie u hier een wijzende vinger in beeld ziet. En zo zijn er nog zoveel vragen. Vertel Krijn, hoe heet je echt? Waar zie je jezelf over vijf jaar? Als beste mammoetjager van de groep? (Tonie Mudde)

Uitleg: Luc Amkreutz, conservator Rijksmuseum van Oudheden

5. De mens liep veel eerder rond in de VS dan verwacht, bleek uit deze eerste voetstappen

null Beeld ANP / AFP
Beeld ANP / AFP

Hoeveel voetstappen zouden we met z’n allen dagelijks achterlaten in het natte zand, in de klei, in het bos? Toch zijn deze bijzonder. Ze zijn waarschijnlijk door een stel kinderen en pubers achtergelaten die 23 duizend jaar geleden in het natte zand stonden aan de oever van Lake Otero, een meer in wat nu New Mexico is in de Verenigde Staten. Kinderen liet je de klusjes doen, water halen bijvoorbeeld, het jagen deden de volwassenen.

Het bijzondere is dat je ze kunt zien. We graven botten op van onze voorouders, wapens, hele gebouwen soms, maar voetafdrukken spoelen of waaien meestal weg.

Lake Otero is nu opgedroogd. Toen de kinderen weer weg waren, is het water vaak genoeg over de afdrukken gespoeld om daarbij sediment af te zetten. Zand van een andere korrel dan waar de afdrukken in zijn gemaakt. Daaronder konden de afdrukken verstenen.

Onder archeologen is een eeuwigdurende discussie gaande over wanneer de mens rondliep in wat nu de Amerika’s zijn. Dan gaat het over een stuk steen waar een buts vanaf is – is het een werktuig of niet? Sommigen zijn ervan overtuigd dat de mens niet op die plek geweest kán zijn voor 13 duizend jaar geleden; Noord-Amerika was bedekt door een ijskap. Die theorie kan overboord; er moeten eerder al mensen vanuit het noorden naar het zuiden zijn getrokken. Je ziet ze zo staan. (Pieter Sabel)

Uitleg: Gerrit Dusseldorp, steentijdarcheoloog, Universiteit Leiden

6. Gewichtjes uit de Bronstijd

null Beeld Nicola Iolongo, Raphael Hermann, Lorenz Rahmstorf
Beeld Nicola Iolongo, Raphael Hermann, Lorenz Rahmstorf

Een archeologische vondst? Nee, dit zijn replica’s van gewichten die vijf- tot drieduizend jaar geleden werden gebruikt voor de handel. Ze zijn gemaakt door onderzoekers van de Universiteit van Göttingen die ermee aantonen dat Europa, Anatolië en Mesopotamië, het huidige Irak, toentertijd een groot handelsgebied vormden.

Dat telde 5.000 strekkende kilometers van oost naar west. Door dat hele gebied vonden archeologen dezelfde gewichtseenheden van één sjekel – zo’n 8 tot 14 gram, iets meer dan een 2-euromunt. Ze werden waarschijnlijk gebruikt om kleine kostbaarheden af te wegen, zoals zilver, goud en zeldzame kruiden.

Alle opgegraven gewichtjes kennen eenzelfde oorsprong. Het weegsysteem werd bedacht in Mesopotamië, waarna handelaren het introduceerden in andere gebieden. Steeds westelijker maakten lokale koopmannen het na, tot aan de Noordzeekust aan toe. Het resultaat was een van oost naar west uitgerold uniform weegsysteem.

Door de replica’s zelf ook opeenvolgend te vervaardigen met een willekeurige vorige als voorbeeld, zagen de onderzoekers dat de gevonden gewichten, die niet allemaal precies evenveel wegen, binnen de onoverkomelijke foutmarge blijven en dus door het hele gebied te gebruiken waren. Hoezo, globalisering iets van de 21ste eeuw? (Kim Bakker)

Uitleg: Ann Brysbaert, hoogleraar ancient technologies, materials and crafts, Universiteit Leiden

NATUUR: De schoonheid, de bedreigingen

7. Wat doet die rommel hier?

null Beeld Getty
Beeld Getty

Hoe rampspoed ook nog esthetisch kan lijken: de foto oogt als een expressionistisch schilderij waarin de kunstenaar de bonte kleuren niet schuwt om uiting te geven aan zijn of haar verrukking. Niet voor niets won de Turkse fotojournalist Şebnem Coşkun met dit beeld de hoofdprijs in de competitie van Photo of the Year Asia.

Natuurlijk weten we wat we zien: ronddrijvend plastic, dat zich als lome zeepaardjes een weg lijkt te schommelen door de warme watermassa van de Middellandse Zee, bij de Bosporus. Niet overal ziet het er onder water zo uit: vooral bij grote steden ontstaan ophopingen zoals hier.

Wie het zien wil, ontwaart tussen de brokstukken leven. Die ronde capsule rechtsboven moet een kwal zijn, als het geen opbollend plastic zakje is. De groene sliert links bovenin: het zal toch wel een alg zijn? Hoe dan ook toont dit beeld meer plastic dan leven. Met het mondkapje dat de duiker – als een hedendaagse zeemeermin – in haar linkerhand houdt als symbool voor de nieuwste golf zwerfvuil, een zoveelste aanslag op het milieu. Wereldwijd gooien we maandelijks 129 miljard mondkapjes weg, becijferden Deense onderzoekers eerder dit jaar. Als water de spiegel van onze samenleving is, en daar is veel voor te zeggen, dan zien we hier hoe de mens omgaat met zijn troep. De zee als afvoerputje van ons bestaan.

Hoe fraai en dramatisch dit beeld ook: het is niet de hele omvang van het drama dat deze foto toont. Wat in de media ‘plasticsoep’ is gaan heten, is niet het hele verhaal achter de vervuiling van onze zeeën door plastic. De plasticsoep is in werkelijkheid een dunne bouillon. Op de foto staan de brokstukken, de soepballetjes zo u wilt. Dat macroplastic valt in zeewater na verloop van tijd uiteen in microplastic. Die deeltjes splitsen zich op hun beurt weer op in nanodeeltjes.

Die laten zich niet fotograferen, ze zijn niet zichtbaar voor het menselijk oog, maar in wezen stukken gevaarlijker en vervuilender dan de relatief eenvoudig te verwijderen brokstukken. Dan gaat het nog niet eens om de andere onzichtbare vervuiling door opgeloste chemicaliën die in het water belanden. Meer dan 350 duizend stoffen zijn dat, variërend van resten van pesticiden, ontsmettingsmiddelen tot vele soorten (dier)geneesmiddelen. We gebruiken er steeds meer van, met vaak nog onbekende gevolgen voor het water waarin ze, via het riool of lozingen, terechtkomen.

Misschien is ook dat de waarde van deze foto: met het zichtbare wijst die de kijker op wat je niet ziet, maar wel moet weten. (Jean-Pierre Geelen)

Uitleg: Annemarie van Wezel, hoogleraar environmental ecology aan de Universiteit van Amsterdam

8. Pasgeboren panda’s

null Beeld Eric Baccega / Nature Picture Library
Beeld Eric Baccega / Nature Picture Library

Een reuzenpanda met haar pasgeboren tweeling in de bek, altijd bijzonder. En aandoenlijk, zoals elke harige knuffelbeer met grote ogen. Toch roept het ontwapenende beeld ook vragen op voor wie er langer bij stilstaat. Behalve voor gezinsgeluk – als het dat is – opent de foto onze ogen onbedoeld ook voor de relatie van de moderne mens met (wilde) dieren. Moeder Huan Huan en haar kinderen leven achter de tralies van de Franse dierentuin ZooParc de Beauval, bij Saint-Aignan.

Tweelingen in het wild zijn zeldzaam. Doorgaans verstoot de moeder een van de twee jongen. Deze twee werden dankzij kunstmatige inseminatie geboren. Beide jongen kunstmatig in leven houden kan in theorie negatieve gevolgen hebben voor moeder en jongen.

Net als in ‘ons eigen’ Ouwehands Dierenpark zijn de door moederland China uitgeleende dieren het smeermiddel van de zogeheten pandadiplomatie, een manier van de Chinese machthebbers om banden met handelspartners aan te halen. Met wildbeheer of bescherming heeft dat weinig van doen: de wereldwijde diplomatie is zo succesvol dat de status van bedreigde diersoort kon worden geschrapt. Een gelukslot dat een bedreigde, maar minder schattige amfibie of insect niet snel ten deel zal vallen. (Jean-Pierre Geelen)

Uitleg: Saskia Arndt, hoogleraar diergedrag aan de Universiteit Utrecht

9. Landschap van as

null Beeld AP
Beeld AP

Op 19 september, 15.10 uur lokale tijd, ontwaakte de Cumbre Vieja op La Palma. Er waren al aardbevingen, maar toen kwamen de spectaculaire vuurfonteinen, de lavastromen die de bewoonde wereld opslokten en de niet-aflatende regen van as.

Het witte huis op de foto werd grotendeels onder die as bedolven. Doordat het zo hoog op de berg staat, dicht bij de vulkaankrater. En ook doordat de vulkaan dan al anderhalve maand actief is. Niet uitzonderlijk lang trouwens: de gemiddelde vulkaanuitbarsting duurt twee tot drie maanden.

Wat is die vulkanische as? Als de magma vanuit de diepe aarde omhoogkomt, vormen de gassen die erin zitten belletjes. Hoe dichter bij het oppervlak, hoe meer die gasbelletjes uitzetten en uiteindelijk barsten ze uit elkaar. Het gevolg is dat er vlijmscherpe stukjes vulkanisch glas de lucht in worden geblazen. Adem ze niet in, ze zijn ontzettend schadelijk voor de longen.

Een troost: dit wordt heel vruchtbare aarde. Door het glasachtige verweert dit materiaal snel. Daarbij komen elementen vrij als kalium, magnesium, calcium, natrium. En dan? Snel bananenbomen planten, daar zal het op La Palma wel op uitdraaien. (Maartje Bakker)

Uitleg: Janne Koornneef, universitair hoofddocent geochemie VU Amsterdam

10. Slapende olifanten

null Beeld ANP / AFP
Beeld ANP / AFP

Ze liggen in elkaar geschoven als puzzelstukjes op het tafelblad, deze olifanten in China. Ze moesten wel moe zijn, toen ze in juli dit jaar in de provincie Yunnan op drift raakten en een eindeloze tocht door zuidwest China aanvingen. Angst en paniek: meer dan 150 duizend inwoners moesten evacueren voor de naderende olifantengolf, zo’n 25 duizend politiemensen poogden de kudde in juiste banen te leiden. Permanent gevolgd door cameradrones kunnen we spreken van een succesvolle demonstratie. Want dat was het natuurlijk: de dieren raakten zeer waarschijnlijk op drift door versnippering en verdwijnen van hun leefgebied. Wrange ironie: waar China goede sier dacht te maken met het permanent volgen van de dieren, is het land aanjager voor de stroperij en de handel in ivoor en worden de leefgebieden voor olifanten geofferd voor plantages en infrastructuur. Dat thema hebben de olifanten met hun protestmars toch maar mooi weer op de kaart gezet. Met nog goede afloop ook: de dieren keerden uiteindelijk terug naar het reservaat dat ze verlaten hadden. (Jean-Pierre Geelen)

Uitleg: Merlijn van Weerd, bioloog bij het Centrum voor Milieuwetenschappen van de Universiteit Leiden

11. E-waste sculpture

null Beeld AP
Beeld AP

Het zijn niet de hoofden van George Washington, Thomas Jefferson, Theodore Roosevelt en Abraham Lincoln, maar die van de G7-leiders Boris Johnson, Yoshihide Suga, Emmanuel Macron, Mario Draghi, Justin Trudeau, Angela Merkel en Joe Biden. En ze zijn niet uit graniet gehakt, zoals de vier Amerikaanse presidenten op Mount Rushmore, maar vervaardigd van elektronisch afval, zoals moederborden en computerschermen. Het kunstwerk van de Brit Joe Rush, Mount Recyclemore, werd in juni onthuld in de aanloop naar een G7-conferentie, om de aandacht te vestigen op e-waste.

Ondanks alle mooie voornemens is het probleem rondom elektronisch afval nog gigantisch. Gemiddeld produceert een Europeaan 30 kilogram elektronica-afval per jaar en er bestaan nog altijd geen technologieën die kosteneffectief meer dan de helft van de zeldzame grondstoffen uit dat afval terugwinnen. Dat gebeurt dan ook niet: ook van Nederlanders verdwijnt het merendeel op de afvalberg, vaak in landen als Ghana.

Leiders van westerse democratieën zijn sterk in het uitonderhandelen van de verdeling van economische welvaart op de korte termijn. Nu wordt van deze zelfde leiders intelligentie, inzicht en visie verwacht om de samenleving een duurzame vorm voor de lange termijn te geven. Joe Rush heeft met zijn kunstwerk prachtig hun vertwijfeling verbeeld. (Laurens Verhagen)

Uitleg: Peter Rem, hoogleraar resources & recycling aan de TU Delft

INNOVATIE: Onvoorstelbaar vernuft

12. Schilderende robot

null Beeld EPA
Beeld EPA

Het werk van Ai-da, zoals deze robot heet, is nog tot 9 januari te zien en te horen in het Ashmolean Museum in Oxford, waar ze onder andere gedichten voordraagt in antwoord op Dantes Goddelijke Komedie. Ai-da schildert daarnaast, tekent, maakt beelden en exposeert daarmee. De letters Ai in haar naam zijn een knipoog van de maker, AI is de afkorting voor Artificial Intelligence, Engels voor kunstmatige intelligentie.

Maar het gaat niet om wat ze is of kan, het gaat om de vragen die ze oproept.

Om overzichtelijk te beginnen: wat is nu kunst? Is het kunst als een zelflerende, levensechte robot een schilderij maakt? Is het geen kunst omdat we wéten dat het een robot is? Als een robot uitgerust met kunstmatige intelligentie honderd keer de mooiste werken van Isaac Israëls kan namaken, wat is dan de waarde van een echte Israëls?

Een kunstwerk gemaakt door Ai-da.  Beeld EPA
Een kunstwerk gemaakt door Ai-da.Beeld EPA

Vragen die typisch menselijk zijn, vindt de maker van Ai-da. Dit is nou een kunstenaar die dat ontstijgt – het menselijke begrip van wat kunst is op z’n kop zet zogezegd. Prikkelend bedoeld waarschijnlijk, want voor een robot lijkt deze machine erg veel op een mens. Eentje die geprogrammeerd is door mensen bovendien. Maar verder een machine.

Misschien is dit het wel: een menselijke kunstenaar levert een stuk leven, een beetje sterfelijkheid, in om tot een kunstwerk te komen. Een apparaat kent geen innerlijke noodzaak. Er brandt misschien wel licht, als je diep in Ai-da’s ogen kijkt, maar er is niemand thuis. (Pieter Sabel)

Uitleg: Wijnand IJsselsteijn, hoogleraar interactie mens en techniek, Technische Universiteit Eindhoven

13. Schieten met de lichtsnelheid

null Beeld Cern
Beeld Cern

Staat-ie wel waterpas? Zit hij op precies de goede plek? Raken we niet per ongeluk een van de kostbare meetinstrumenten aan de binnenkant van de detector? Het zijn zomaar wat vragen die vermoedelijk opkomen in de breinen verstopt onder de bouwhelmen links en rechts van deze tafel.

Hier, 100 meter onder de grond bij Cessy in Frankrijk, vlak over de Zwitserse grens, plaatsen twee ingenieurs een beampipe, zoals hij in vakkringen heet. Een buis waar protonen met bijna de lichtsnelheid doorheen vliegen, om even later op elkaar te botsen.

Die buis is op de foto bijna niet te zien: je ziet maar een klein stukje, het uiteinde, boven op de rechthoekige draagstructuur in het midden van het beeld. Daaromheen, in cirkels, staat de meetapparatuur die deeltjes kan ‘zien’. Wanneer in de beampipe protonen op elkaar knallen, komen daarbij brokstukken – andere deeltjes – vrij die van de botsing wegvliegen. Zo, hops, door die detectoren heen. Op die manier kunnen wetenschappers ze betrappen.

Zowel beampipe als meetapparatuur is onderdeel van de zogeheten CMS-detector, een van de twee hoofdexperimenten verbonden met de Large Hadron Collider, de grote deeltjesversneller aan deeltjesinstituut Cern in Gèneve. Dat experiment ontdekte in 2012, samen met tegenhanger Atlas, het higgsdeeltje, het langgezochte deeltje dat andere deeltjes massa geeft. De vondst is nog altijd een van de succesverhalen uit de moderne deeltjesnatuurkunde.

Sinds december 2018 lag de LHC stil en afgelopen november is hij weer voorzichtig opgestart. In de tussentijd maakten wetenschappers en ingenieurs de versneller en de verbonden experimenten een stukje sneller en nauwkeuriger.

Dat geldt ook voor deze beampipe. Die is gemaakt van beryllium, een donkergrijs metaal dat heel stevig is, maar dat je in het dagelijks leven desondanks weinig tegenkomt omdat het materiaal in kleine stukjes ook kankerverwekkend is.

Hier, goed afgeschermd in het binnenste van het experiment, is het een uitkomst. Een beampipe moet namelijk tegelijk heel dun zijn – dan vliegen de deeltjes die de detector na een botsing wil betrappen er gemakkelijker doorheen – en heel stevig. Dat laatste omdat de buis ook vacuüm wordt gezogen, zodat in het binnenste geen deeltjes zitten waar de protonen per ongeluk op kunnen botsen voordat ze elkaar raken. Uiteindelijk dwarrelen door de buis zelfs minder deeltjes per kubieke centimeter dan in de uitgestrekte ruimte tussen de sterren. De nieuwe beampipe is dunner en kleiner – en daarom beter – dan de vorige. (George van Hal)

Uitleg: deeltjesfysicus Freya Blekman (Duits laboratorium voor hoge-energiefysica DESY en Universiteit van Hamburg)

RUIMTEVAART: Buitenaardse verkenningstochten

14. Opmars van de commerciële ruimtevaart

null Beeld AP
Beeld AP
null Beeld AP
Beeld AP

Daar, achter de deinende bootjes in een haven in de Amerikaanse staat Florida, dáár gebeurt het. Grofweg elke twee weken ging er wel eentje omhoog. 2021 wordt als alles volgens planning blijft verlopen zelfs het jaar waarin een recordaantal van de Falcon-9 raket van bedrijf SpaceX van aarde vertrekt.

Dat het een Falcon-9 is en en niet, pak ’m beet, een Europese Ariane-raket of een Russische Sojoez, ligt niet alleen voor de hand omdat je op de foto Florida herkent. Aan de vorm van de vuurpijl die zich aan de hemel aftekent – overigens een lange opname, zo zou je het spoor met het blote oog nooit zien – kun je het ook afleiden.

Want daar, aan die punt, gebeurt iets bijzonders. Even houdt de goudgele boog het voor gezien, een klein stukje zie je slechts het donker van de hemel. En dan, plots, waaiert-ie weer uit, als een bloem waarvan de knop zich opent. Wat zich daar voltrekt is wat de Falcon-9 van SpaceX zo’n gewilde raket maakt. De lichtbloem is het ontvlammen van de remraket van de onderste rakettrap, zodat deze later – na nog wat secuurder afremmen – in één stuk kan terugkeren op een schip. Dat is handig, want een raket waarvan je het onderste deel steeds opnieuw kunt gebruiken is (veel) goedkoper dan hoe het tot nog toe ging: peperdure rakettrappen die na lancering als onbruikbare metalen vodjes terug naar het planeetoppervlak vielen.

Dat de boog aan de uiterste punt vóór het ontvlammen van de rakettrap weer terug lijkt te buigen naar aarde, is een optische illusie veroorzaakt door het feit dat onze planeet een bol is. Het stuk van het aardoppervlak waar de raket op dat moment boven vliegt, ligt op deze foto namelijk al onder de horizon. In de hemel kun je die kromming wel waarnemen.

De Falcon-9 vervoerde dit jaar onder meer veel Starlink-satellieten omhoog, de satellietzwerm waarmee SpaceX internet levert aan klanten. Die zijn overigens controversieel, omdat de satellieten onder meer astronomische waarnemingen met aardse telescopen in de weg kunnen zitten.

Op deze foto vervoert de raket ruimteschip Dragon, eveneens van SpaceX. Soms, zoals in dit geval, vertrekt zo’n Dragon onbemand. Dan gaat hij als veredelde kosmische boodschappenbezorger naar het internationale ruimtestation ISS. Maar SpaceX is sinds vorig jaar ook gecertificeerd als pendelaar van astronauten. En eerder dit jaar bracht het ruimtevaartuig – eenmalig uitgerust met een panoramische doorzichtige koepel – zelfs de eerste groep ruimtetoeristen in een baan om de aarde. Het was alweer de zoveelste primeur voor een bedrijf dat zich ontpopt tot meest succesvolle commerciële leverancier in de bemenste ruimtevaart. (George van Hal)

Uitleg: Erik Laan, onafhankelijk ruimtevaartadviseur en docent space engineering bij InHolland Delft

15. Marskar aan het werk

null Beeld EPA
Beeld EPA

Ja, bij Nasa weet men wat mooi is. Kijk nou naar dat koppie van marswagen Perseverance, perfect uitgelijnd met de horizon op de rode planeet. Daar is over nagedacht.

Maar het meest in het oog springt de steen, op de grond naast de wagen. Daarin zitten twee gaten, waar Perseverance eerder monsters heeft verzameld. Monsters die in cilinders in zijn binnenste huizen, onzichtbaar voor de camera. Die buisjes laat hij straks achter op het planeetoppervlak, zodat een gehoopte vervolgmissie ze naar aarde kan vervoeren, voor wetenschappelijk onderzoek.

Overigens is wat je niet ziet minstens even opmerkelijk. Want waar is de camera-arm van Perseverance gebleven? De foto blijkt een mozaïek van selfies, geschoten op 10 september 2021. Leg de ruwe beelden ernaast en je ontdekt dat op de originelen wel stukken camera-arm staan. Om zo veel mogelijk van het ‘lijf’ te laten zien zijn die bij het samenvoegen vakkundig weggepoetst. (George van Hal)

Uitleg: Marsonderzoeker Inge Loes ten Kate (Universiteit Utrecht)

DE KLEINE WERELD: extreme close-ups

16. Kop van een teek

null Beeld Paul Stoodley, Tong Zhang
Beeld Paul Stoodley, Tong Zhang

Voor de tekenleek is deze foto een kleurrijke abstractie, maar voor wie zich laat onderwijzen door de tekenexpert krijgt het beeld steeds meer betekenis. Dan zie je opeens voor je hoe de naar rechtsboven wijzende kaken naar buiten kantelen zodat het middelste, gekartelde deel vrij spel heeft. Dat prikt de teek door de huid van zijn gastheer. Terwijl hij zich volzuigt met bloed, klemt hij zich met de kaken vast in de huid. Muurvast, tot hij helemaal verzadigd is.

Tijdens zo’n bloedmaaltijd neemt de teek niet alleen de benodigde voedingsstoffen op, maar ook eventuele ziekteverwekkers. Een knaagdier bijvoorbeeld kan de Borreliabacterie, veroorzaker van de ziekte van Lyme, bij zich dragen zonder er zelf ziek van te worden. Ook de teek heeft er geen last van, maar zijn volgende gastheer mogelijk wel – en dat kan een mens zijn.

Naar schatting vinden er in Nederland jaarlijks 1,5 miljoen tekenbeten plaats. Dat aantal stijgt elk jaar. De Europese teken gedijen goed op het warmer wordende continent: ze worden talrijker en zijn een groter deel van het jaar actief. Naast de ziekte van Lyme brengen ze ook steeds vaker andere tekenziekten mee.

De ziekte van Lyme komt het vaakst voor: het vroege stadium elk jaar bij zo’n 27 duizend Nederlanders. Met antibiotica is dat goed te behandelen, mits je er op tijd bij bent. Maar de ziekte is soms moeilijk te herkennen: de kenmerkende rode kring verschijnt lang niet altijd en in een enkel geval uit zij zich later pas in een gewrichts- of zenuwontsteking.

De klachten waarmee sommige mensen uiteindelijk pas laat op het spreekuur komen, zijn atypisch – vermoeidheid, hoofdpijn, spierpijn, zenuwpijn – en voor de huisarts moeilijk te plaatsen. Vaak is een tekenbeet ook helemaal niet de oorzaak. Is het wel de ziekte van Lyme, dan houden de klachten soms lang aan, in zeldzame gevallen jaren. De bacterie is dan meestal allang uit het lijf verdwenen.

Dan wordt het lastig om te bepalen of een tekenbeet inderdaad de boosdoener is. Er kan wel worden vastgesteld of je antistoffen tegen de bacterie in je bloed hebt. Zelfs als het antwoord daarop ja is, is het nog maar de vraag wannéér je ze precies hebt aangemaakt en of het komt doordat je de ziekte van Lyme gehad hebt. In het Amsterdam UMC wordt daarom gewerkt aan betere testmethoden, zodat tekenziekten beter kunnen worden opgespoord. Maar voorkomen blijft beter dan behandelen: goed controleren blijft het devies. (Kim Bakker)

Uitleg: Dieuwertje Hoornstra, arts-onderzoeker, Lyme Expertise Centrum Amsterdam

17. Half aap, half mens embryo

null Beeld Ji Weizhi / Kunming University of Science and Technology
Beeld Ji Weizhi / Kunming University of Science and Technology

Die rode puntjes, dat zijn menselijke cellen, geïnjecteerd in het embryo van een aap. De overige puntjes zijn cellen van een vroeg aapembryo. De buitenste cellaag is groen en wit aangekleurd. Dit is een zogenoemd chimeer embryo, dat wil zeggen een embryo van menselijke en dierlijke cellen.

Waarom zou je de cellen van mensen en apen willen mengen? Om op termijn menselijke donororganen te laten groeien in dieren bijvoorbeeld. Zover zijn ze nog lang niet. Dit experiment is het kleinste begin ervan en is bedoeld voor onderzoek en om een ethische discussie op gang te brengen.

Het is alleen de vraag of het echt gelukt is. Het onderzoek bevat namelijk helemaal geen goede beelden van een 19 dagen oude embryo, terwijl de onderzoekers dat wel claimen. Die leeftijd is cruciaal, want bij mensen begint na 16 dagen de gastrulatie: simpel gezegd de fase waarin op celniveau de blauwdruk voor de latere mens wordt gelegd. Er is geen bewijs dat de wetenschappers echt een embryo van menselijke en apencellen zo lang in leven hielden. De foto is van een embryo van 9 dagen oud.

De claims dat er een mens-aap chimeer is gemaakt, zijn op z’n minst overdreven en al helemaal niet bewezen. Een samensmelting van dierlijke en menselijke cellen wil je zien. Deze foto bewijst alleen dat iemand een stel menselijke cellen in een apenembryo heeft geïnjecteerd. Dat kan bij wijze van spreken iedereen. (Pieter Sabel)

Uitleg: Susanne van den Brink, stamcelonderzoeker (niet betrokken bij dit onderzoek), Hospital del Mar Medical Research Institute, Barcelona

KLIMAATVERANDERING: De gevolgen van de oplopende temperatuur

18. Branden blussen (ook nu ze steeds groter worden)

null Beeld AP
Beeld AP

In 2021 brandden de bossen van Canada, van de westkust van de Verenigde Staten, van Griekenland en Turkije en van Siberië. Nooit kwam er volgens de Europese satellietdienst ECWMF meer CO2 in de atmosfeer door bosbranden dan in het afgelopen jaar. De branden waren talrijk, groot en langdurig. Dit alles als gevolg van het veranderende klimaat, dat wereldwijd heter en droger wordt.

Wat doet de mens, als het bos in lichterlaaie staat? Proberen het vuur uit te krijgen natuurlijk, vanuit de lucht en vanaf de grond.

Hier, in de Amerikaanse staat Washington, stort een vliegtuig een lading rode vloeistof uit over een bosperceel. Waarom geen water? Daarvan is het nadeel dat het snel verdampt, zeker als het heet is buiten.

De rode wolk bestaat voornamelijk uit ammoniumfosfaat. Op het moment dat dit op plantaardig materiaal komt en verhit raakt, treedt een chemische reactie op. Er ontstaat waterdamp en grafiet, dat de planten afdekt met een onbrandbaar laagje. De bedoeling is de vuurvertragende vloeistof niet óp de brand te gooien, maar eromheen: zo wordt het vuur ingesloten en dooft het uit.

De rode kleur komt van het ijzeroxide dat aan het mengsel is toegevoegd. Door die kleurstof kunnen de piloot van het vliegtuig en de overige brandweerlieden zien welke delen van het bos beschermd zijn. Het bedrijf dat de vuurvertrager maakte voerde proeven uit met geel, wit, blauw; rood bleek in de praktijk het duidelijkst te onderscheiden.

En die brandweermensen, die daar maar wat staan te kijken, telefoon in de aanslag voor een foto of een filmpje? Zonder hen is het onmogelijk het vuur uit te krijgen. Met schoppen en vuurzwepen wagen ze zich in de buurt van de brand, om de vlammen uit te slaan en brandgangen te graven.

Logisch dat ze hier even opkijken van hun werk: of je nu wordt geraakt door bluswater of door dit rode spul, het is alsof je een enorme ballon met vloeistof op je hoofd krijgt die op hoge snelheid uit de lucht komt vallen. Dat kan dodelijk zijn.

In Nederland bestaat maar één zo’n ‘handcrew’ voor de bestrijding van natuurbranden. Een tweede is in oprichting. Of door klimaatverandering het aantal branden hier toeneemt, is nog niet duidelijk: pas sinds 2017 verzamelen Nederlandse wetenschappers en brandweerlieden gegevens. Maar het zou niet verbazen, want in een warm en droog jaar als 2018 werden er prompt bijna duizend natuurbranden geteld. Misschien dus maar beter om klaar te staan, met voldoende vuurzwepen en schoppen. (Maartje Bakker)

Uitleg: Cathelijne Stoof, universitair docent en natuurbrandenexpert, WUR

19. De grond onder je voeten vandaan

null Beeld Thomas Frey/ DPA
Beeld Thomas Frey/ DPA

Vroeger was dit een geliefde pleisterplaats voor motorrijders. Waar de bodem nu is weggeslagen, was een parkeerplaats. Er waren dagen dat die vol stond met motoren. Ook veel Nederlanders kwamen scheuren door het Ahrtal, en ze sliepen dan hier, in Motorhotel Am Tunnel. Overdag ging de CO2 met bakken tegelijk de lucht in, maar wie dacht er op zulke dagen aan klimaatverandering?

Nu, na de extreme regenval van afgelopen zomer, is de gedachte aan klimaatverandering in het Ahrtal nooit meer ver weg. Ineens ging er iets anders met grote vaart door de bochten van het dal: een kolkende massa van water, puin en modder. Zelfs hele bomen werden meegesleurd door het water. De kale stam die voor de tunnel ligt komt niet vers van de helling gegleden, die is meegedreven met de rivier.

Motorhotel Am Tunnel ligt in een buitenbocht van de Ahr. De losgeslagen rivier werd hier opgestuwd tegen de berg en holde zo de zanderige helling uit. De bodem werd, letterlijk, onder het hotel weggeslagen. Onder de parkeerplaats, onder het verhoogde terras – en zeg maar gerust onder het hele bestaan in het Ahrtal. Inclusief motortoerisme, want het hotel is nog altijd gesloten. (Maartje Bakker)

Uitleg: Jantiene Baartman, universitair docent bodemfysica en landgebruik, WUR

20. In een Amerikaans cooling center

null Beeld Getty
Beeld Getty

Nog nooit was het, sinds er temperaturen worden gemeten, zo heet in de Amerikaanse staat Oregon als in de zomer van 2021. Het kwik liep er op tot een angstwekkende 46 graden, waar 23 graden normaal zou zijn. Klimaatverandering, kan niet missen.

In Portland namen de bewoners hun toevlucht tot een cooling center. Het menselijk lichaam heeft zo zijn methoden om overtollige warmte kwijt te raken: bloedvaten open zetten (we lopen rood aan), zweten. Als dat niet helpt, kan alleen een koele plek redding bieden.

De man in de geruite korte broek doet er alles aan om af te koelen: kleren uit, flesjes water bij de hand. En een kopje koffie. Was dat niet vochtafdrijvend? Jawel, maar geen paniek: ook als je koffie drinkt, krijg je netto vocht binnen.

Sterven we straks bij bosjes, als het zo doorgaat met klimaatverandering? Dat valt nog te bezien. De mens is in staat tot acclimatisatie: wennen aan de warmte. Het is de reden dat de Nederlandse sporters in warmtetraining gingen, voordat ze deze zomer afreisden naar de Olympische Spelen in Tokio. En met succes, gezien de 36 medailles die ze wonnen. (Maartje Bakker)

Uitleg: Hein Daanen, hoogleraar thermofysiologie VU Amsterdam

21. Smeltende noordpool

null Beeld Sue Flood
Beeld Sue Flood

Is het water of is het ijs? Allebei, als je goed kijkt. Het ijs op de Noordpool is nog niet gesmolten. Maar boven op dat zee-ijs vormen zich in de zomer smeltwaterpoelen. Dat is wat we hier zien.

De foto is al wat ouder, maar de fotograaf werd in 2021 uitgeroepen tot Science Photographer of the Year. In de tussentijd hield het smelten van de Noordpool aan. De ijsbedekking neemt iedere tien jaar met ongeveer 10 procent af. Als dit zo doorgaat, is de Noordpool rond 2060 in de zomer vrijwel ijsvrij.

Dat levert een nieuwe noordelijke vaarroute op. Maar het is ook desastreus voor al het leven op de Noordpool. Inderdaad, ook voor de ijsberen. Die kun je hier tegenkomen, op jacht naar zeehonden. Al waren ze deze dag blijkbaar niet in de buurt.

Voor de zeespiegelstijging maakt het smelten van de noordelijke ijskap weinig uit: dit zijn drijvende ijsschotsen, en daardoor nemen ze in het zeewater al ruimte in. Wel betekent het verdwijnen van het ijs (en de sneeuw die erop ligt) dat de aarde wat donkerder wordt en daardoor sterker opwarmt. (Maartje Bakker)

Uitleg: Michiel van den Broeke, hoogleraar polaire meteorologie Universiteit Utrecht

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden