Am 9. Oktober 2022 registrieren Weltraumteleskope ein gewaltiges Ereignis tief im Kosmos: einen Gammablitz im Sternbild Pfeil, bei dem so viel hochenergetische Gammastrahlung abgegeben wird wie nie zuvor beobachtet. Dieses Ereignis war nicht nur von astronomischem Interesse, denn die ankommende Strahlung ließ kurzzeitig sogar geladene Teilchen in den obersten Schichten der Erdatmosphäre verrückt spielen. Störsignale im Radiobereich waren die Folge – und das trotz einer Entfernung von 2,4 Milliarden Lichtjahren.

Karl erzählt in dieser Folge, ob solche Ereignisse in größerer Nähe zu unserem Planetensystem das Leben auf der Erde beeinträchtigen könnten. Es geht wieder mal um Massensterben in der geologischen Geschichte – und wie neue Methoden aus Physik und Astrophysik helfen können, diese erdgeschichtlichen Kriminalfälle aufzuklären. Denn zurzeit machen solche Verfahren große Fortschritte. Die Asche vor langer Zeit explodierter Sterne wurde bereits in alten Sedimentschichten gefunden – und in einem Fall sogar einer Sternenleiche zugeordnet.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

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Im AstroGeo-Podcast erzählen Karl Urban und Franzi Konitzer abwechselnd eine Geschichte, die ihnen die Steine des kosmischen Vorgartens eingeflüstert oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. 

In dieser Episode geht es um euer Feedback zu den Geschichten: Das AstroGeoPlänkel ist eine regelmäßige Sonderfolge, in der es um eure Fragen, Kommentare, Anmerkungen und Wünsche geht.

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Der Beitrag AstroGeoplänkel: Zwischen Multiversum und Meteoriten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Vor etwa 66 Millionen Jahren näherte sich ein zehn Kilometer großer Brocken aus dem All, durchquerte die Erdatmosphäre und schlug in einem Gebiet ein, das heute im östlichen Mexiko liegt. Das Ereignis markiert das berühmte Massensterben am Ende der Kreidezeit, bei dem 75 Prozent aller Arten und auch die meisten Dinosaurier verschwanden. Unter ihnen überlebten nur die Vorfahren der heutigen Vögel.

Die Debatte über die Ursachen von Massenaussterben war im 19. Jahrhundert von Unsicherheiten und christlichen Einflüssen geprägt. Erst 1980 erfolgte der wissenschaftliche Durchbruch, als weltweit eine dünne Schicht Iridium gefunden wurde – ein seltenes Metall, das vor allem auf manchen Asteroiden und Kometen vorkommt. Zehn Jahre später wurde auch der Krater gefunden, den der Brocken auf der Erde hinterlassen hat. 

Karl erzählt in der Folge nicht vom größten oder gefährlichsten, wohl aber vom berühmtesten Massensterben der Erdgeschichte. Neue Erkenntnisse vermitteln uns heute ein äußerst detailliertes Bild: vom Ausbruch gigantischer Lavamengen in der Kreidezeit bis zur genauen Jahreszeit des Einschlags.

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Die Geschichte der Tiere auf der Erde umfasst über eine halbe Milliarde Jahre, doch verlief sie nicht geradlinig. Insgesamt mindestens fünfmal stand das Leben am Abgrund. Längst noch nicht jedes Massensterben der Erdgeschichte ist aufgeklärt. Zwischen den Zeitaltern Perm und Trias war es besonders schlimm: Der blaue Planet erlebte vor 251 Millionen Jahre das bis heute größte Massensterben seiner Tierwelt, bei dem über 70 Prozent der Landtiere und sogar 95 Prozent aller Tierarten in den Meeren ausstarben.

Karl hat für diesen AstroGeo Podcast viele Studien gesichtet: Was wissen Geologinnen und Geologen über die Ursache der permotriassischen Katastrophe? Über die letzten Jahrzehnte wurden etliche Thesen formuliert, allen voran brodelnde Vulkane im heutigen Sibirien und der Einschlag eines gewaltigen Meteoriten. Mittlerweile ist klar: Das größte Massensterben sollte uns Menschen interessieren. Denn Vieles, was damals auf der Erde passierte, scheint sich nun durch unser Handeln zu wiederholen, wenn wir nichts dagegen unternehmen.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle zwei Wochen eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

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Quelle: Naturhistorisches Museum Wien.

25. August 2021 – Die Überreste sind Zeugen einer der größten Umweltkatastrophen der Erdgeschichte, der „Karnischen Krise“. Diese Phase zeichnet sich durch einen Klimawandel vor 233 Millionen Jahren aus, der zu einem gigantischen weltweiten Massensterben in den Meeren des Erdmittelalters führte. Die Ergebnisse wurden nun erstmals publiziert (Scientific Reports).

Die Polzberg-Fundstelle

Ein kleiner Graben zwischen Gaming und Lunz am See (Niederösterreich) verbirgt, nahezu unscheinbar, eine der wichtigsten Fossil-Fundstellen Österreichs, der tiefe Einblicke in die Erdgeschichte des Landes gewährt: In 233 Millionen alten, feinst laminierten Gesteinsschichten (Reingrabner Schiefer) werden hier seit über 140 Jahren Sensationen des Erdmittelalters gefunden. Die schwarzen, kalkig bis tonigen Meeres-Ablagerungen beinhalten eine Konservat-Lagerstätte von Weltruf – Fundstellen, in denen Fossilien besonders gut und vollständig erhalten sind. 6.397 dieser fossilen Funde lagern dabei teilweise seit über hundert Jahren in den großen Sammlungen des Naturhistorischen Museums Wien, der Universität Wien und der Geologischen Bundesanstalt in Wien. Zusätzlich konnte neues Material durch die Citizen Scientists Birgitt und Karl Aschauer aus Waidhofen an der Ybbs in den letzten Jahren geborgen werden. Die Einzigartigkeit dieser Fundstelle am Polzberg wurde im Laufe des letzten Jahrhunderts immer wieder diskutiert, nun wurde die erste wissenschaftliche Bearbeitung dazu in „Scientific Reports“ publiziert.

Bewohner eines feindlichen Lebensraumes

Zwei Millionen Jahre dauerte die globale Karnische Krise an, deren Auswirkungen in den Ablagerungen überliefert wurden. Die enthaltenen Fossilien geben erstmals Einblick in die Lebensgemeinschaften im damaligen Reiflinger Meer. Die späte Triaszeit war durch ein Treibhausklima mit monsunartigen Niederschlägen geprägt, was zu einem vermehrtem Schlammeintrag ins Meer führte. Die Riffe erstickten und am Meeresboden wurde der Sauerstoff knapp.

Zahlreiche Arten konnten bis heute nachgewiesen werden, wobei nahezu jährlich neue Spezies am Polzberg entdeckt werden. Neben Ammoniten, Tintenfischen, Muscheln, Schnecken, Krebsen, Meeresasseln und Borstenwürmern kommen auch Fische häufig vor. Zu den besonderen Funden zählen Knorpelfische wie der haiähnliche Acrodus oder der sehr seltene Quastenflosser Coelocanthus. Aus den Küstensümpfen wurde selbst ein Lungenfisch eingeschwemmt – ein weltweit einzigartiges Fossil. Die Nähe zu Süßwasser bestätigen auch die zahlreichen Blattfußkrebse Eustheria und selbst Pflanzen wie die Konifere Voltzia sind durch kleine Ästchen vertreten. Das dominierende Element der gesamten Fauna ist jedoch der Leitammonit Austrotrachyceras minor, welcher zu Tausenden vorkommt. Die große Diversität der entdeckten Fauna sowie die fantastische Erhaltung erlauben es, die Umwelt der späten Triaszeit zu erforschen und neue Erkenntnisse über Umweltbedingungen, Nahrungsketten und die Räuber-Beute-Verhältnisse dieser Zeit zu gewinnen. Bei winzigen Krebsen beginnend, reichte die Nahrungskette über kleinere Fische bis hin zu räuberischen Tintenfischen und Ammoniten, die wiederum von größeren Raubfischen gejagt wurden. Nach Ichthyosauriern wird noch gesucht, die vermutlich die größten Prädatoren dieses Ökosystems waren.

Die Forschung wird vom Land Niederösterreich (Wissenschaft und Forschung) und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (Geo/Hydro Sciences) im Rahmen zweier Projekte über zwei Jahre kofinanziert werden.

Zur Publikation in “Scientific Reports”:
Lukeneder, A & Lukeneder P. 2021. The Upper Triassic Polzberg palaeobiota from a marine Konservat-Lagerstätte deposited during the Carnian Pluvial Episode in Austria. Nature Research, Scientific Reports.

Science Talks – Massensterben, Sumpfwälder und fliegende Fische von Lunz

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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

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Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: Schulte et al. (2010), eigene Recherche. Vertont von Peter Rittinger.

Eine 41-köpfige Forschergruppe bekräftigt die Hypothese, wonach das drittgrößte Aussterbeereignis der Erdgeschichte durch einen Meteoriteneinschlag ausgelöst wurde. Darüber schreibt sie in der aktuellen Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Science. Das internationale Team um Peter Schulte von der Universität Erlangen-Nürnberg hatte vorhandene Studien über den Chicxulub-Einschlag in Mexiko verglichen und dabei geologische Ablagerungsbedingungen, Altersdatierungen und den Fossilbericht berücksichtigt.

Sie argumentieren damit gegen die US-Paläontologin Gerta Keller. Sie hatte mit ihrem Team 2003 eine These veröffentlicht, wonach nicht der Chicxulub-Einschlag, sondern massive Vulkaneruptionen in der indischen Dekkan-Provinz unter anderen für das Aussterben der Dinosaurier verantwortlich gewesen waren. An der Grenze zwischen den Erdzeitaltern Kreide und Paläogen (früher: Tertiär) ist ein Großteil der höheren Land- und Meeresbewohner ausgestorben.

Vom Problem der Geologen
Als Geologe hat man es nicht leicht. Weltweit liegen die unterschiedlichsten Gesteinsarten verstreut. Während hier Tone vorherrschten, wurden zur gleichen Zeit auf der anderen Seite des Globus` Strandsande abgelagert. Woher weiß der Gesteinskundler, dass sie wirklich simultan im Morast versanken?

Eine Möglichkeit bilden sogenannte Leithorizonte. Das sind Gesteinstypen, die weltweit vorkommen, unabhängig vom Ablagerungsraum, vom lokalen Klima und dem Wirken wühlender Wattwürmer. Leithorizonte sind ausgesprochen selten, denn sie entstehen nur bei welterschütternden Ereignissen. Einen solchen Horizont hatte der US-Geologe Walter Alvarez 1980 mit seinem Vater, dem Physiker und Nobelpreisträger Luis Walter Alvarez, untersucht. In der dünnen Tonschicht fanden sie Iridium, ein äußerst seltenes Platingruppenmetall. Iridium kommt in der Erdkruste nur in winzigen Mengen vor, manche Meteoriten enthalten das Metall aber in höheren Konzentrationen. Entstand der Leithorizont also durch einen extrem zerstörerischen Meteoriteneinschlag?

Nach der Veröffentlichung der Herren Alvarez suchte man weltweit nach dem passenden Krater. Schließlich fand man einen rund 200 Kilometer großen auf der Halbinsel Yucatán im Osten Mexikos. Da dieser seitdem geologisch gealtert war und sich zum Teil unterhalb des Schelfgebiets vor der Küste erstreckt, war er zuvor nicht als solcher erkannt worden. Nun rückten ihm etliche geophysikalische Messkampagnen und Bohrungen zu Leibe. Schließlich war klar: Vor 65,5 Millionen Jahren schlug ein rund 10 Kilometer großer Meteorit vor Mexiko ein und verursachte das Massensterben.

Erste Zweifel

Doch ist ein so globales dramatisches Ereignis, das zeitlich ins Raster der Extinktion passt, automatisch der Beweis, auch deren Verursacher gewesen zu sein? Muss der ungebetene Gast von Chicxulub wirklich die Dinosaurier auf dem Gewissen haben, bloß weil er zeitgleich zu deren Ableben vorbeischaute?

Im Jahr 2003 veröffentlichte die US-Paläontologin an der Universität Princeton Gerta Keller eine Gegenhypothese. Sie hatte ein weiteres Ereignis globaler Ausmaße gefunden. In der Kreidezeit brach der indische Subkontinent von der Antarktis ab, zu der er ursprünglich gehörte. Mit einer enormen Geschwindigkeit machte er sich gen Norden auf, um schließlich mit Asien zu kollidieren und das Himalaja-Gebirge aufzuwölben. Auf dem Weg dorthin durchkreuzte der Kontinentalsplitter vor rund 65 Millionen Jahren zufällig einen Hot Spot, über dem heute die Réunion-Inseln liegen. Hot Spots sind Wärmeanomalien aus den Tiefen des Erdmantels, die völlig unabhängig von der Plattentektonik sind.

Mutmaßlich der Hot Spot von Réunion heizte die Kruste des vorbeipflügenden Indiens auf. Mit den Dekkan-Trapps entstand die größte vulkanische Provinz der Welt, in der mehr als 500.000 Kubikkilometer basaltischer Lava in mehreren Phasen ausflossen. Es ist bekannt, dass große Vulkanausbrüche das Weltklima verändern können. Der Ausbruch des philippinischen Pinatubo senkte 1991 die globale Durchschnittstemperatur kurzfristig um 0,5 °C ab. Bei den Dekkan-Trapps handelte es sich jedoch um kein Einzelereignis. Während vieler zeitlich isolierter Ausbrüche wurden Asche und Schwefelverbindungen in die Atmosphäre eingebracht. Das globale Ökosystem wurde nachhaltig geschädigt, so Kellers These.

Zusätzlich akzeptierte Keller zwar, dass nahe der Kreide-Paläogen-Grenze ein Meteoritenimpakt stattgefunden hatte. Sie führte aber geologische Belege an, dass dessen Datierung fehlerhaft war und schon 300.000 Jahre früher stattgefunden habe.

Das Rückspiel

Die nun von Peter Schulzes Forschergruppe veröffentlichte Arbeit setzt sich mit Kellers Argumenten auseinander. Besonders der global abgelagerte Iridium-Horizont setzt ihrer Beweisführung zu. Sein Alter ist verbrieft und markiert definitiv das Aussterbeereignis. Da auch vulkanische Entgasungen in Indien nicht für so hohe Anreicherungen des seltenen Metalls verantwortlich sein können, gibt es nur zwei mögliche Erklärungen:

• Die Iridiumanomalie entstand durch einen zweiten Impakt zur Zeit der Dekkan-Eruptionen. Jedoch verursachte nicht der Impakt, sondern die vulkanische Aktivität das Massensterben.
• Das Massensterben wurde durch den Chicxulub-Einschlag verursacht. Die Dekkan-Vulkane hatten keine so weitreichenden Auswirkungen.

Peter Schulzes Team geht das Problem sehr systematisch an. Es schaut sich erneut die Bohrkerne einer 1.500 Meter tiefen Bohrung aus dem Chicxulub an, Ablagerungen aus der näheren Umgebung Mexikos und weltweit. Es stellt fest, dass Chicxulub der einzige große Krater an der Kreide-Paläogen-Grenze ist. Eine halbe Million Jahre vorher und nachher kennt man kein anderes vergleichbares Ereignis. Und auch der unpassenden zeitlichen Einordnung widersprechen sie: Die Interpretation, der Einschlag habe 300.000 Jahre zu früh stattgefunden, sei nur durch wenige geologische Indizien belegt, wogegen eine Vielzahl anderer Gesteinsdatierungen stünden.
Durch das systematische Zusammentragen der Ergebnisse um den Chicxulubkrater kann auch der genaue Hergang des Einschlags rekonstruiert werden:

• Der Impakt verursachte Beben der Magnitude 11 oder darüber.
• Eine Tsunamiwelle ergoss sich über alle angrenzenden Landregionen.
• Die 3-4 Kilometer mächtige Schelfplattform wurde durchschlagen. Hier lagerten vor allem Karbonat- und Sulfatgesteine, große Mengen Schwefel und Ruß gelangten in die Atmosphäre.
• Geschmolzenes Gestein wurde auf mehrere Kilometer pro Sekunde beschleunigt. Die so abgelagerten Spherulen finden sich noch in 5.000 Kilometern Entfernung.
• Ein Teil des Auswurfmaterials wurde nahezu auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigt (11 Kilometer pro Sekunde). Beim atmosphärischen Wiedereintritt heizte es sich zusätzlich auf. Das Material wurde global abgelagert und erhitzte die Bodenzone. Die Temperaturen lagen aber (anders als bisher vermutet) unter der Selbstentzündungstemperatur für Biomasse. So sind globale Busch- und Waldbrände eher unwahrscheinlich.
• Im mittelamerikanischen Raum dürfte die Lebewelt jedoch komplett zerstört worden sein.

Die Schwefelemissionen hatten besonders drastische Auswirkungen auf das Klima. In die obere Atmosphäre geschleudert, absorbierten sie schlagartig einen größeren Teil des Sonnenlichts. Die Temperatur sank weltweit um 10 °C. Gleichzeitig ging global saurer Regen nieder, so dass selbst marine Arten – für Klimaschwankungen weniger anfällig – in Mitleidenschaft gezogen wurden.

Zwischen 100 und 500 Gigatonnen Schwefel gelangten schlagartig in die Atmosphäre. Die Dekkan-Vulkane spien mit ihren 0,5 Gigatonnen im Jahr nicht in der gleichen Liga. Rund eine Million Jahre spuckten die indischen Vulkane: Über so lange Zeiträume ist die Lebewelt für gewöhnlich in der Lage, sich anzupassen, ohne kollektiv den Löffel abzugeben.

Doch der Fall Chicxulub wird die Geologen nicht zuletzt beschäftigt haben. Der Ball liegt nun wieder im Feld der gegnerischen Mannschaft um Gerta Keller.

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Der Beitrag Ausgestorben. Aber wie? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

24.04.2005. Autor: Markus Arens

Die Wissenschaftler haben keine direkten Beweise für Ihre Behauptung. Ihre Arbeit beruht auf Ihrem Atmosphärenmodell – eigentlich also ein „was-wäre-wenn Szenario“. Die Forschung fußt auf der -sehr gründlichen- Analyse der „Massenaussterben“ Hypothese, die diese Gruppe 2003 veröffentlicht hat.

Die Wissenschaftler errechneten, dass die Röntgenstrahlung eines relativ nahen GRB, die die Erde nur für 10 Sekunden träfe, die schützende Ozonschicht bis zur Hälfte dezimieren könnte. Eine Erholung würde bis zu 5 Jahren dauern. Ohne den Schutz der Ozonschicht, würde die ultraviolette Strahlung der Sonne sehr viel Leben an Land und in den oberen Schichten von Ozeanen und Seen töten und damit die Nahrungsketten unterbrechen.

GBRs sind in unserer Milchstraße allerdings sehr selten, aber die Wissenschaftler nehmen an, dass wahrscheinlich in der letzten Milliarde Jahren ein GBR nahe der Erde stattgefunden hat. „Eine Röntgenstrahlungsexplosion im Umkreis von 6000 Lichtjahren würde katastrophale Folgen für das Leben haben,“ sagte Dr. Adrian Mellot von der Abteilung für Physik und Astronomie von der Universität von Kansas. „Wir wissen nicht genau wann eine solche Explosion stattgefunden hat, aber wir sind ziemlich sicher, dass eine stattgefunden und Ihre Spuren hinterlassen hat. Am überraschendsten ist, dass ein 10 Sekunden GBR für Jahre verheerenden Schaden an der Ozonschicht anrichten kann.

Brian Thomas ist der führende Autor der wissenschaftlichen Arbeit die diese Entdeckung beschreibt. Thomas behauptet, das ein GBR für ein Massensterben im Ordovicium, bei dem 60 Prozent aller im Meer lebenden Wirbellosen getötet wurden, verantwortlich sei. Während dieser Zeit war das Leben weitgehend auf das Meer beschränkt, auch wenn es schon Beweise für primitive Landpflanzen gibt.

Thomas und Dr. Charles Jackman vom NASA Goddard Raumfahrzentrum berechneten den Effekt eines relativ nahen GBRs auf die Erdatmosphäre. Röntgenstrahlung kann die Molekularstruktur von Stickstoff (N2) in Stickstoffatome bewirken, die mit dem Sauerstoff zu Stickstoffoxid reagieren (NO). Stickstoffoxid widerum zerstört Ozon (O3) und produziert Stickstoffdioxid (NO2). NO2 reagiert mit atomarem Sauerstoff erneut zu Stickstoffoxid (NO), wodurch die Zerstörung der Ozonschicht beschleunigt wird. Computermodelle haben errechnet, das so bis zur Hälfte der Ozonschicht in nur Wochen zerstört werden. Auch nach fünf Jahren sind 10 Prozent immer noch nicht wiederhergestellt.

Als nächstes berechneten Thomas und Daniel Hogan, einer seiner Studenten, den Effekt den die ultraviolette Strahlung auf das Leben haben würde. Tiefseelebewesen wäre vor der Strahlung geschützt. Nahe der Oberfläche lebendes Plankton und anderes Leben würde nicht überleben. Plankton ist aber die Grundlage der marinen Nahrungskette.

Die Idee, dass ein GBR die Ursache für das große Sterben im Ordovikium verantwortlich ist, stammt von Dr. Bruce Lieberman, einem Paläontologen der Universität Kansas. Bisher geht man davon aus, dass eine Eisszeit der Auslöser für das Massensterben war, aber ein GBR könnte sowohl das Aussterben, als auch eine deutliche Verringerung der Oberflächentemperatur bewirkt haben.

„Eine unbekannte Variable ist die Stärke des GBRs,“ sagte Thomas. Die GBRs die wir jetzt entdecken sind Milliarden Jahre alt. Bei den Milliarden von Sternen in unserer Galaxie besteht eine gute Chance, dass ein massiver Stern in unserer relativen Nähe explodierte.

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