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Erdgeschichte

Die ersten Stunden nach der Apokalypse

Von Horst Rademacher
 - 14:38
Rekonstruktion des rund 180 Kilometer großen Einschlagkraters vor Yucatánzur Bildergalerie

Das Erdmittelalter endete vor 66 Millionen Jahren mit einer Katastrophe von unvorstellbarem Ausmaß. Damals kollidierte ein im Durchmesser etwa 60 Kilometer großer Asteroid mit der Erde. Mit einer Geschwindigkeit von 70.000 Kilometern pro Stunde schlug der Bolide in das Meer vor der heutigen mexikanischen Halbinsel Yucatán. Über die Folgen dieses Ereignisses herrscht seit langem Konsens unter den Forschern. So starben nicht nur die Dinosaurier aus, weltweit kam es zu einem derart großen Artensterben, dass eine neue Epoche der Erdgeschichte begann. Drei Forschergruppen haben nun unabhängig voneinander den Ablauf der katastrophalen Ereignisse minutiös rekonstruiert. Danach hat sich die Welt innerhalb nur eines Tages vollkommen verwandelt: Was friedlich in der Kreidezeit des Erdmittelalters begann, endete nach einem Impaktereignis, gewaltigen Erdbebenwellen, riesigen Tsunamis und verheerenden Waldbränden in kurzer Zeit im Paläogen der Erdneuzeit. Dabei veränderte sich nicht nur die Erdoberfläche, auch der Säuregehalt der Meere stieg offenkundig erheblich an, was ebenfalls katastrophale Auswirkungen hatte.

Was geschieht, wenn die Erde von einem großen Asteroiden getroffen wird, können Wissenschaftler recht gut am Computer simulieren. Die Szenarien reichen von der Bildung eines Einschlagkraters, dem Schmelzen von Gestein bis zu jenen Wolken aus Staub und Gesteinssplittern, die kilometerweit in die Atmosphäre hinaufgeschleudert werden. Während diese Berechnungen ausschließlich auf physikalischen Modellen basieren, beruhen die jüngsten Rekonstruktionen der drei Forschergruppen dagegen auf geologischen Untersuchungen von Gesteinsproben.

Gesteinsregen und riesige Tsunamiwellen

Das erste Kapitel im Tagebuch der ersten 24 Stunden der Erdneuzeit haben Geologen um Sean Gulick von der University of Texas in Austin geschrieben. Gulick und seine Kollegen analysierten eine ungewöhnliche Gesteinsprobe aus dem Epizentrum des Asteroideneinschlags. Dieser etwa 800 Meter lange Gesteinszylinder war im Rahmen des Internationalen Ozeanbohrprogramms vor zwei Jahren erbohrt worden, und zwar aus dem unter dem Meeresspiegel liegenden Rand des Impaktkraters im Golf von Mexiko vor Yucatán. Normalerweise lagern sich Sedimente mit einer Rate von wenigen Zentimetern pro Jahrtausend auf dem Meeresgrund ab. In diesem Bohrkern fanden die Forscher aber eine knapp 130 Meter dicke Schicht, die allem Anschein nach nur innerhalb eines Tages, vielleicht sogar in nur wenigen Stunden entstanden war.

Wie die Forscher um Gulick in den „Proceedings“ der amerikanischen Akademie der Wissenschaften berichten, lässt sich aus der Abfolge der verschiedenen Lagen in dieser Gesteinsschicht der Ablauf der dramatischen Ereignisse nach dem Asteroideneinschlag detailliert rekonstruieren: Danach war die Einschlagsenergie offenbar so groß, dass das Meerwasser an der Impaktstelle verdampfte und das Kalkgestein des Meeresbodens schmolz. Das Gestein verhielt sich wie eine Flüssigkeit.

Wie die Analysen zeigen, besteht die unterste Lage des Bohrkerns aus den Resten jener Gesteinsschmelze, die unmittelbar nach dem Einschlag an die Meeresoberfläche schwappte und die Basis des Kraterrandes formte. Darüber befindet sich eine 40 Meter dicke Schicht aus aus Resten der Schmelze, die mit unregelmäßig geformten Gesteinsbrocken mit scharfen Ecken und Kanten, den sogenannten Brekzien, durchmischt ist. Nach Ansicht von Gulick und seinen Kollegen handelt es sich hierbei um Gestein, das beim Einschlag in die Luft geschleudert wurde und innerhalb von zehn Minuten „herabregnete“.

Anschließend folgt eine rund zehn Meter dicke Schicht, die mit abgerundeten Brekzien durchsetzt ist. Sie zeugt von den gewaltigen Wassermassen, die innerhalb der ersten Stunde nach dem Impaktereignis in den Krater zurückströmten. Die Oberfläche der Steine wurde von turbulenten Wasserströmen abgeschliffen, so die Forscher. Es schließt sich eine 80 Meter mächtige Schicht aus immer feinkörnigerem Material an. Diese Sedimente stammen von zurückströmendem Meerwasser, das sich in den Stunden nach dem Einschlag allmählich wieder beruhigt hatte. Den Abschluss bildete eine stark durchmischte Gesteinsschicht. Darin konnten die Forscher neben Resten geschmolzenen Gesteins vom Meeresgrund auch auffällige Sande und Kiesel identifizieren. Dabei handelt es sich den Wissenschaftlern zufolge um Material, das der gewaltige Tsunami transportierte, den die Wucht des Asteroideneinschlags ausgelöst hatte.

Fossiles Massengrab

Die mächtigen Tsunamiwellen wurden von den Küsten des damaligen Ozeans zurückgeworfen. Eine dieser Küstenstreifen lag damals etwa 3500 Kilometer von der Einschlagstelle entfernt in den heutigen amerikanischen Bundesstaaten Montana und Nord-Dakota. Dort haben Geologen schon vor Jahren die nach einem kleinen Flusslauf benannte „Hell Creek Formation“ entdeckt. Sie stammt aus der Übergangszeit zwischen der Kreide und dem Paläogen und enthält außergewöhnlich große Mengen des Übergangsmetalls Iridium. Das ist ein untrügliches Zeichen für Asche und Gesteinsreste, die in den Monaten und Jahren nach dem Einschlag von Winden in der gesamten Atmosphäre verteilt wurden und sich nahezu überall auf der Welt als Staub niederschlugen.

Völlig überrascht war die Gruppe von Paläontologen um Robert DePalma vom Naturhistorischen Museum in Palm Beach in Florida, als sie jene Gesteinsschicht unmittelbar unterhalb der iridiumhaltigen Ablagerungen untersuchte. Es handelt sich nämlich um eine gewürfelte Mixtur aus Fischfossilien und Überresten anderer Meeresbewohner sowie von fossilen Pflanzen und Tieren, die damals das Land bevölkerten. Wie DePalma und seine Kollegen berichten, deutet alles darauf hin, dass diese ungewöhnliche Gesteinsschicht ebenfalls am ersten Tag der Erdneuzeit entstanden ist. Danach „wühlten“ die extrem starken, vom Einschlag ausgelösten Erdbebenwellen die Erdoberfläche des heutigen Nord-Dakota, das sie etwa zwanzig Minuten nach dem Asteroideneinschlag erreichten, extrem auf. Die Erschütterungen waren so stark, dass Flüsse und Seen überliefen und sich terrestrische Sedimente mit küstennahen Ablagerungen vermischten.

Mehrere Stunden später erreichte der gewaltige Tsunami die damalige Küste und vermengte die Sedimente noch weiter. Im Laufe der darauffolgenden Wochen und Monate regnete es dann Gesteinssplitter vom Einschlag und Asche von den riesigen, auf den Impakt folgenden Flächenbränden. Dieser Niederschlag ließ letztlich die charakteristische iridiumhaltige Schicht entstehen, so die Forscher.

Was dieser Regen im Meer anrichtete, konnte eine dritte Forschergruppe an einer etwa zehn Zentimeter dicken Tonschicht in einer Höhle in der Nähe der holländischen Stadt Geulhemmerberg ablesen. Analysen zeigten, dass sich der Ton im geologisch extrem kurzen Zeitraum von nur einigen hundert Jahren nach dem Einschlag in einem damals flachen Randmeer abgelagert hatte. Die Forscher konnten Millionen fossiler kalkhaltiger Schalen von Foraminiferen – Kleinstlebewesen die auf dem Meeresgrund leben oder in der Wassersäule schweben – identifizieren. Wie Michael Henehan vom Geoforschungszentrum in Potsdam und seine Kollegen jetzt ebenfalls in den „Proceedings“ berichten, zeigt die Analyse der Borisotope, die in diesen Fossilien enthalten sind, dass der Säuregrad der Ozeane innerhalb von etwa hundert Jahren nach dem Einschlag um etwa 0.3 Einheiten sank. Das Meer wurde also merklich saurer, was zum Aussterben vieler Arten von Meeresbewohnern führte.

Quelle: F.A.Z.
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