Quelle: Naturhistorisches Museum Wien.

Der Fund ist das letzte Stück im Puzzle nach der Entdeckung von meteoritischen Spuren in Gesteinen der Kreide-Paläogen-Grenze vor etwa 40 Jahren, das zur Erklärung des Massensterbens durch einen Asteroideneinschlag führte.

Vor 66 Millionen Jahren hat ein katastrophales Massenaussterben das Leben auf der Erde völlig verändert. Mehr als zwei Drittel aller damals lebenden Arten starben aus, unter anderem die Dinosaurier, oder auch die Ammoniten. Die Säugetiere überlebten das Massensterben und hatten nach dem Verschwinden der Saurier eine ökologische Nische. Es gab viele Hypothesen zur Erklärung dieses Massensterbens am Ende der Kreidezeit. Erste konkrete Hinweis auf eine Erklärung wurde Ende der 1970er Jahre in Sedimentschichten in der Nähe von Gubbio in Italien und Caravaca in Spanien gefunden, wo eine sehr dünne Schicht aus Tonmineralien die Grenze zwischen der Kreidezeit und dem Paläogen markiert. Vor etwas mehr als 40 Jahren wurden in diesen „Grenzschichten“ ungewöhnlich hohe Konzentrationen von Iridium und anderen sogenannten Platinmetallen gefunden – seltene Metalle, die in relativ hohen Konzentrationen in Meteoriten, aber in sehr geringen Konzentrationen in Gesteinen der Erdoberfläche vorkommen. Diese Tonschicht wurde damit erklärt, dass sie sich aus Staub gebildet hat, der durch den Einschlag und die Verdampfung eines etwa 12 km großen Asteroiden entstanden ist. Dieser Befund wurde in den frühen 1990er Jahren durch die Entdeckung des etwa 200 km großen Einschlagskraters Chicxulub, der unter der Halbinsel Yucatán in Mexiko begraben liegt, bestätigt.

Jetzt, mehr als 40 Jahre später, haben Wissenschaftler*innen das letzte Beweisstück gefunden, das das globale Massenaussterben mit dem Asteroideneinschlag in Verbindung bringt. Ein internationales Forscherteam um Wissenschaftler*innen der Vrije Universiteit Brussel (Belgien) in Zusammenarbeit mit Wiener Forscher*innen hat die globale Asteroidenstaubschicht bis ins Innere des Chicxulub-Einschlagskraters zurückverfolgt. „Der Kreis ist nun endlich geschlossen“, kommentiert Dr. Steven Goderis, Professor für Geochemie an der Vrije Universiteit Brussel und Hauptautor der Studie.

Im Mai 2016 wurde ein diskontinuierlicher Ring von Hügeln, der das Zentrum der Chicxulub-Einschlagstruktur in Mexiko umgibt, ein sogenannter Peak-Ring, von Teams des International Ocean Discovery Program (IODP) und des International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) Expedition 364 erbohrt. Im Team der Wissenschaftler*innen, die die Bohrung und die Klassifizierung der Bohrproben durchgeführt haben, ist Dr. Ludovic Ferrière, Kurator der Meteoriten- und Impaktitsammlung am Wiener Naturhistorischen Museum. Dr. Christian Köberl, Professor für Impaktforschung und Planetare Geologie an der Universität Wien, hat als „Principal Investigator“ des ICDP-Projektteiles und „Co-Investigator“ des IODP-Projektteils mitgewirkt.

Bei dieser Bohrung wurden ca. 835 Meter Gestein an die Oberfläche gebracht, die eine enorme Menge an neuen Informationen über die Vorgänge in der Kraterregion vor, während und unmittelbar nach dem Asteroideneinschlag lieferten. Details der Ablagerungen in dem Zeitintervall, in dem der Krater von einer dynamischen Umgebung mit zurückkehrendem Ozeanwasser und Tsunami-Wellen zu viel ruhigeren Bedingungen überging, sind im Bohrkern gut dokumentiert. Basierend auf einer umfangreichen geochemischen Analyse dieses Teils des Bohrkerns wurden die höchsten Konzentrationen von Iridium in einem tonreichen Intervall in Sedimenten gefunden, die den inneren Kraterring bedecken, direkt unter Kalkstein aus dem frühesten Paläogen.

„Der Fund der Iridium-Anomalie am „Tatort“, dem Chicxulub-Einschlagskrater, mag für die meisten Österreicherinnen und Österreicher anekdotisch und zeitlich weit weg erscheinen, doch die dünne Tonschicht, die dieses globale Massenaussterben markiert, kommt auch in Österreich vor, nämlich in der Region Gams in der Steiermark. Damals wurde das aus dem Krater geschleuderte, geschmolzene und kondensierte Material im heutigen Österreich abgelagert“, erklärt Ludovic Ferrière.

Da Iridium ein Element ist, das in diesem Zusammenhang aufgrund seiner geringen Konzentrationen ziemlich schwierig zu messen ist, wurden in der neuen Arbeit Ergebnisse von vier unabhängigen Labors aus der ganzen Welt kombiniert. Daran beteiligt waren auch die Geochemiker der Universität Wien, neben Christian Köberl noch Dr. Toni Schulz und der Dissertant Jean-Guillaume Feignon. In den Wiener Laboratorien wurden nicht nur die Konzentration des seltenen Elements Iridium gemessen, sondern auch die Gehalte der anderen Platinmetalle, und die Isotopenverhältnisse des selteneren Platinmetalls Osmium, welche für meteoritische Kontaminationen charakteristisch sind.

„Unsere Messungen konnten eindeutig zeigen, dass innerhalb des Kraters eine Schicht erhalten ist, die Iridium und andere Platinmetalle enthält“, erklärt Christian Köberl von der Universität Wien. „Dieser meteoritische Staub hat sich nach dem Einschlag viele Jahre in der Atmosphäre gehalten, und ist erst einige Jahrzehnte nach dem Einschlagsereignis wieder in den Krater zurückgefallen“. Damit stellt die atmosphärische Ablagerung des Asteroidenstaubs eine wichtige zeitliche Einschränkung für die Ablagerung des Kratergesteins direkt unter dieser Iridiumschicht dar.

Der Erhalt dieser meteoritischen Staubschichte innerhalb des Kraters bringt den unbestreitbaren Beweis, dass der Einschlag und das Aussterben eng miteinander verbunden sind. Die Entdeckung einer solch gut definierten Iridium-Anomalie im Chicxulub-Krater wird zweifellos auch die Forschung zum Kreide-Paläogen-Massenaussterben neu beleben.

Die folgenden Universitäten und Institute waren an der Studie beteiligt: Vrije Universiteit Brussel, University of Padova, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Naturhistorisches Museum Wien, Lund University, University of Notre Dame, Université Libre de Bruxelles, Katholieke Universiteit Leuven, Arizona State University, University of Vienna, Universität zu Köln, Ghent University, Utrecht University, Tokyo Institute of Technology, Florida State University, HNU Neu-Ulm University of Applied Sciences, Lunar and Planetary Institute, Durham University, Pennsylvania State University, University of Texas at Austin, Imperial College London, Vrije Universiteit Amsterdam, and University of Alaska Fairbanks.

Zum wissenschaftlichen Artikel:
S. Goderis, H. Sato, L. Ferrière, B. Schmitz, D. Burney, P. Kaskes, J. Vellekoop, A. Wittmann, T. Schulz, S. M. Chernonozhkin, P. Claeys, S. J. de Graaff, T. Déhais, N. J. de Winter, M. Elfman, J.-G. Feignon, A. Ishikawa, C. Koeberl, P. Kristiansson, C. R. Neal, J. D. Owens, M. Schmieder, M. Sinnesael, F. Vanhaecke, S. J. M. Van Malderen, T. J. Bralower, S. P. S. Gulick, D. A. Kring, C. M. Lowery, J. V. Morgan, J. Smit, M. T. Whalen, IODP-ICDP Expedition 364 Scientists, Globally distributed iridium layer preserved within the Chicxulub impact structure. Science Advances 7 (2021) eabe3647; doi.org/10.1126/sciadv.abe3647

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• Meteoriten & Co – Boten aus dem Weltall

Der Beitrag Asteroidenstaub im Dinosaurier-Killer-Krater gefunden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: Prauss (2009), ScienceDirect, Rapid Uplift.

Nachdem die Impakt-Befürworter in der Debatte um das Massensterben an der Grenze der Erdzeitalter Kreide und Paläogen Anfang März eine umfassende Argumentationslinie aufgebaut hatten (Raumfahrer.net berichtete), regt sich erneut Widerspruch.

Michael L. Prauss von der Freien Universität Berlin führt in einer Veröffentlichung in der Zeitschrift Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology paläontologische Argumente an.

Prauss argumentiert, dass es vor und nach dem Einschlag wesentliche Veränderungen im Ökosystem gab. Der Chicxulub-Impakt reihe sich in diese fatalen Ereignisse ein, war aber nicht der Todesstoß für Flora und Fauna – denn der wurde durch die anhaltenden Vulkanausbrüche in Indien bereitet. Er führt die Verteilung verschiedener Sporen- und Pollenarten an, die für massive ökologische Schwankungen sprechen. Auch das Verhältnis stabiler Isotope (einem Indikator für organische Produktivität) spreche für diese These.

Weitere Hinweise findet Prauss in einer Schicht, die in besonders hohem Maß Farnsporen enthält. Farne gehören zu den Kolonisatoren verwüsteter Gebiete. Dieser Farnsporen-Peak spricht für die Auswirkungen eines Impakt – aber er wurde deutlich vor dem Beginn des Paläogens und dem großen Massenaussterben abgelagert.

Jedoch dürfte Prauss` Veröffentlichung nur der Anfang der Vulkanismus-Befürworter in dieser Debatte sein. Er konzentriert sich vor allem auf eine geologische Schichtfolge, die rund 1.000 Kilometer nördlich des Chicxulub-Kraters gelegen ist. Immerhin ist das eine der besterhaltenen Gesteinsaufschlüsse der Oberkreide.

Raumcon

• Chicxulub-Einschlag Dino-Killer?

Der Beitrag Dinosaurier-Sterben: Impakt-Zweifler geben nicht auf erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Roger Spinner. Quelle: Spaceref.

Früheren Untersuchungen zu Folge ist vor rund 65 Millionen Jahren, dem Übergang von der Kreidezeit zum Tertiär, ein etwa zehn Kilometer großer Asteroid oder Komet im Gebiet der heutigen Yucatan-Halbinsel eingeschlagen. Dieser kosmische Zusammenstoß verursachte einen Krater von etwa 180 Kilometer Durchmesser und 40 Kilometern Tiefe. Man vermutet, dass diesem Einschlag bis zu 75 Prozent der damaligen Tier- und Pflanzenwelt (darunter die Dinosaurier) zum Opfer fielen. Der dabei entstandene Chicxulub-Krater ist noch heute mittels Radar und seismischen Messungen sichtbar.

Neben der enormen Druckwelle und Hitze, die bei einem solchen Einschlag entstehen, werden auch tausende von Kubikkilometern Gestein und Sedimente in die obere Atmosphäre geschleudert und können sich dabei über den halben Erdball verteilen. Dabei kann nach gängiger Theorie durch ein Abblocken der einfallenden Sonnenstrahlen das Klima des ganzen Planeten für Jahrzehnte beeinflusst werden.

Einschläge dieser Größenordnung bringen aber noch ganz andere Gefahren mit sich. Die größeren Gesteinsbrocken, die in die Atmosphäre geschleudert werden, fallen nach und nach wieder auf die Erde zurück und heizen dabei örtlich die Luft derart auf, dass sich die Vegetation in diesen Gebieten spontan entzünden kann. Dies kann im schlimmsten Fall weltweite Feuersbrünste hervorrufen.

Im Jahre 2002 erforschte ein Team von Wissenschaftlern um Dr. Daniel Durda vom Southwest Research Institute® (SwRI®) den Einschlagskrater Chicxulubund den Umfang sowie die Verteilung der damals ausgelösten Feuer. Dabei stellte es fest, dass die Feuer über den ganzen Planeten hinweg auftraten und sich über mehrere Kontinente hinweg erstreckt haben mussten. Dennoch war der Einschlag geringfügig zu klein, um eine globale Feuerkatastrophe auszulösen.
Nun, wie groß müsste denn ein Einschlag sein, was ist die Grenzgröße, um eine Globale Feuersbrunst zu entfachen?
Dies ist der Inhalt einer neuen, am 20. August 2004 veröffentlichten Studie von Dr. Durda und Dr. David Kring, Professor am Lunar and Planetary Laboratory der Universität von Arizona. Die beiden Forscher erläutern darin eine Theorie zur Bestimmung der Grenzgrösse von Einschlägen, die eine globale Feuersbrunst auslösen können. Ihre Forschung zeigt, dass Einschläge mit Kratern von mindestens 85 Kilometern Durchmesser großflächige und kontinentale Feuer verursachen können, während Einschläge mit Kratern von mehr als 135 Kilometern Durchmesser ein globales Feuer zur Folge haben.

Um die Grenzgrößen zu bestimmen, die für ein globales Entfachen der verschiedenen Arten von Vegetationen erforderlich sind, verwendeten Durda und Kring zwei unterschiedliche Formeln, mit deren Hilfe sie die globale Verteilung der Gesteinsbrocken, sowie die Menge an kinetischer Energie, mit welcher sie beim Wiedereintritt in die Atmosphäre einwirken müssen, errechnen konnten. Die Verteilung der Brandherde hängt dabei von der Flugbahn der Gesteinsbrocken, der Position des Einschlages im Verhältnis zur geographischen Verteilung bewaldeter Kontinente sowie der Masse des Gesteins ab, das in die Atmosphäre ausgestoßen wurde. Durda und Kring überprüften auch die verschiedenen Temperaturen und die Dauer, die nötig sind, um grünes oder verrottetes Holz sowie Laub und andere Vegetationsbestandteile spontan anzuzünden. Sie untersuchten auch die Entzündung von Holz durch den Einfluss einer direkten Zündquelle, wie zum Beispiel Blitze, die in der staubgeladenen Luft nach Einschlägen oder Vulkanausbrüchen stark vertreten sind.
Es ist nunmehr wahrscheinlich, dass der Chicxulub-Einschlag der bis heute einzige bekannte Einschlag ist, der groß genug war, die Wälder gleich mehrerer Kontinente zu entfachen. Andere Einschläge, wie etwa der Manicouagan Einschlag in Kanada oder der Popigai Einschlag in Russland, hatten „nur“ kontinentale Feuer zur Folge.

Der Beitrag Globale Feuersbrunst nach Asteroiden-Einschlag erschien zuerst auf Raumfahrer.net.