[BLACKY74]

Asteroiden-Crash mit tödlichen Folgen
Der Dino-Killer

Ein Asteroid löste vor 66 Millionen Jahren ein Massensterben aus. Eine 3D-Simulation soll nun das letzte Rätsel um das Ende der Dinosaurier gelüftet haben.


Künstlerische Darstellung des Asteroideneinschlags vor 66 Millionen Jahren: Der Krater hat einen Durchmesser von knapp 200 Kilometern
Chase Stone/ DPA

Der tödliche Einschlag kam aus Nordosten: Vor 66 Millionen Jahren schlug ein riesiger Asteroid auf dem Gebiet des heutigen Mexiko ein und löste ein Massensterben auf der Erde aus. Er hinterließ einen Krater mit einem Durchmesser von 200 Kilometern.

Besonders verheerend war der Gesteinsbrocken aus dem All nicht nur wegen seiner Größe, sondern vor allem wegen seines Einschlagwinkels. Der betrug etwa 60 Grad, was die Menge an Gasen erheblich erhöhte, die in die Atmosphäre geschleudert wurden und in der Folge das Weltklima veränderten, heißt es in einer Studie, die im [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ] erschienen ist.

Ein solcher Winkel sei besonders tödlich, erklärt Studienleiter Gareth Collins vom Imperial College in London. Vor allem winzig kleine Schwefelpartikel blockierten die Sonnenstrahlen, was zu einer starken Abkühlung der Erde und zum Aussterben der Dinosaurier führte.

Das Forscherteam aus Großbritannien, Deutschland und den USA untersuchte den Chicxulub-Einschlagkrater bei Mexiko und simulierte daraufhin den Aufprall. "Unsere Simulationen liefern überzeugende Beweise dafür, dass der Asteroid in einem steilen Winkel eingeschlagen ist", so Studienautor Collins. Die Forscher stimmten ihre 3D-Simulationen mit den Erkenntnissen einer Untersuchung des Kraters ab. Dafür entnahmen sie einen Bohrkern aus mehr als 1300 Metern Tiefe. Mittlerweile ist der Einschlagkrater von einem Kilometer Sedimenten bedeckt.

Simulation des tödlichen Einschlages: Jahrelange Dunkelheit

Das Forscherteam simulierte den Einschlag unter verschiedenen Einschlagwinkeln (90, 60, 45 und 30 Grad) und untersuchte die verschiedenen Aufprallgeschwindigkeiten des Asteroiden. Durch Abgleiche mit Messdaten zum Chicxulub-Krater bestimmten sie den wahrscheinlichsten Ablauf: Demnach schlug der Asteroid, der einen Durchmesser von 17 Kilometern hatte, in einem Winkel von etwa 60 Grad mit einer Geschwindigkeit von 43.200 Kilometern pro Stunde ein. Bei einem flacheren Einschlagwinkel als 45 Grad hätte kein vollständiges inneres Ringgebirge im Krater entstehen können, schreiben die Wissenschaftler.

Die Ergebnisse passen zum Massenaussterben am Ende der Kreidezeit – damals verschwanden etwa 75 Prozent aller Arten. "Für die Dinosaurier ist genau das Worst-Case-Szenario passiert: Der Asteroidenschlag setzte eine unglaubliche Menge klimawandelnder Gase in die Atmosphäre frei und löste eine Reihe von Ereignissen aus, die zum Aussterben der Dinosaurier führten", sagt Collins.

Ulrich Riller von der Universität Hamburg, der ebenfalls zur Forschungsgruppe der Chicxulub-Expedition gehört, spricht von einem "tödlichen Winkel". "Die Tatsache, dass sogenannte Evaporite, insbesondere Gipse, in den Bohrkernen fehlen, wird dadurch erklärt, dass die Verdampfung solcher Gesteine bei einem Einschlagswinkel von 60 Grad am größten ist", so Riller. Damit seien beim Einschlag des Meteoriten riesige Mengen giftiger Sulfatgase, Wasserdampf und Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt und hätten die Sonne für mehrere Jahre verdunkelt.

Ende eines langen Forscher-Rätsels

Bereits in einer Studie vom vergangenen Jahr hatten Forscher der Universität Texas (USA) mit [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ] aus dem Einschlagskrater des Asteroiden rekonstruiert, was in den ersten Stunden nach dem Ereignis passiert ist.

Nur 24 Stunden später hatte sich am Rand des Kraters eine 130 Meter dicke Schicht aus Staub, Erde und Holzkohle aufgetürmt. Zudem bahnte sich ein Tsunami den Weg Richtung Küste. Die Megawelle könnte bis weit ins Innere der umliegenden Kontinente vorgedrungen sein, glauben die Forscher. Gleichzeitig breiteten sich riesige Feuer aus. Als sich das Wasser zurückzog, riss es die durch die Brände entstandene Holzkohle mit sich und lagerte diese am Rand des Kraters ab.

Besonders ein Detail verblüffte die Forscher schon damals: Manches Gestein im Bohrkern enthielt weniger als ein Prozent Schwefel, obwohl das Gestein ursprünglich zu 50 Prozent aus dem Stoff bestand. Die Erklärung der Forscher: Durch den Aufprall müssen Schwefelverbindungen in großen Mengen verdampft und in die Atmosphäre gelangt sein.

Das bestätigten nun die Untersuchungen des Forscherteams um Gareth Collins. Mit dem Einschlagswinkel ist nun das letzte Rätsel um das Massensterben geklärt, glauben die Forscher.

Quelle:[ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]

[pauli8]

Um eine Vorstellung zu bekommen…

Dieser Impakt setzte in Sekundenbruchteilen die Energie von zehn Millionen Hiroshima-Bomben frei...

Erde+Klima

Einschlag in tödlichem Winkel

26. Mai 2020




Als vor rund 66 Millionen Jahren ein großer Asteroid auf der Erde einschlug, bedeutete dies das Ende für die Dinosaurier und eine Vielzahl anderer Tierarten. Doch woher dieser Asteroid kam und in welchem Winkel er einschlug, war bislang strittig. Jetzt liefert eine 3D-Simulationen neue Erkenntnisse. Denn sie zeigt, dass der Asteroid aus Nordosten kommend in einem Winkel von 45 bis 60 Grad eingeschlagen haben muss – nur ein solcher Impakt hätte die heute beobachtbaren Merkmale hinterlassen. Gleichzeitig jedoch war dieser Einschlagswinkel das Worst-Case-Szenario für die kreidezeitliche Lebenswelt, wie die Forscher berichten.

Es war eine der größten Katastrophen der Erdgeschichte und verursachte eines der fünf großen Massenaussterben auf unserem Planeten: Vor rund 66 Millionen Jahren stürzte ein mehr als zehn Kilometer großer Asteroid im Gebiet des heutigen Yucatan auf die Erde. Dieser Impakt setzte in Sekundenbruchteilen die Energie von zehn Millionen Hiroshima-Bomben frei und ließ Milliarden Tonnen schwefelhaltiges Gestein verdampfen. Die Hitze des Einschlags kombiniert mit den Schockwellen des explosiven Aufpralls könnten schon in den ersten Stunden alles Leben in weitem Umkreis vernichtet haben.

Durch die großen Mengen an Schwefelaerosolen, die weit in die Stratosphäre geschleudert wurden, setzte nach der akuten Phase ein jahrelanger Impaktwinter ein: Der Aerosolschleier schluckte einen Teil des Sonnenlichts und ließ die irdischen Mitteltemperaturen möglicherweise sogar bis unter den Gefrierpunkt fallen. Mehr als 75 Prozent aller in der Kreidezeit verbreiteten Tier- und Pflanzenarten starben als Folge dieser globalen Katastrophe aus.

3D-Simulation des Einschlags

Von diesem katastrophalen Ereignis zeugen bis heute charakteristische Ablagerungen auf fast der ganzen Welt und der Krater, den der Impakt hinterließ: Der rund 150 Kilometer große Chicxulub-Krater auf der Halbinsel Yucatan ist zwar mit bloßem Auge heute nicht mehr erkennbar, seine Struktur ist aber in Magnetfeldmessungen und an Schwerefeldanomalien erkennbar. Wie für Krater dieser Größe typisch, zeigt er mehrere ringförmige Wälle und eine zentrale Erhebung. Schon mehrfach haben Wissenschaftler versucht, aus der Lage und Anordnung dieser Strukturen abzuleiten, aus welcher Richtung und in welchem Winkel der Asteroid damals einschlug – mit bislang widersprüchlichen Ergebnissen.

Deshalb haben nun Forscher um Gareth Collins vom Imperial College London noch einmal alle vorhandenen Daten, darunter auch die Ergebnisse von Bohrkernanalysen aus dem Krater und seismische Messungen, zusammengefasst und diese als Basis für eine dreidimensionale Modellsimulation genutzt.

In ihrer Simulation ließen sie den Asteroiden aus verschiedenen Richtungen und in verschiedenen Winkeln in einen zweischichtigen Untergrund aus Kruste und Mantel einschlagen. Die Forscher variierten dabei den Einschlagswinkel von 90 Grad über 60 und 45 Grad bis zu einem eher flachen Winkel von nur 30 Grad. Die Fluggeschwindigkeit des Asteroiden lag bei 12 oder 20 Kilometern pro Sekunde. Bei allen Einschlägen erzeugt die freiwerdende Energie Schockwellen, die sich konzentrisch ausbreiten.

„In der ersten Minute nach dem Impakt entsteht durch das ausgeschleuderte Material eine tiefe, schüsselförmige Senke, die oft als transienter Krater bezeichnet wird, erklären Collins und seine Kollegen. Dieser Übergangskrater ist jedoch instabil und kollabiert durch das Nachschwingen des Kratergrunds schon nach kurzer Zeit. Erst dann bildet sich der endgültige Krater mit einem Zentralberg, umgeben von mehreren ringförmigen Erhebungen.

60-Grad-Winkel war Worst-Case-Szenario

Die entscheidende Frage war nun, welches Einschlagsszenario den heute beobachtbaren Kratermerkmalen am nächsten kommen würde. „Unsere Simulationen liefern Belege dafür, dass der Asteroid in einem steilen Winkel einschlug, wahrscheinlich mit einer Neigung von 60 Grad und dass er aus dem Nordosten kam, berichtet Collins.

Denn diese Einschlagsparameter resultierten in ähnlich asymmetrischen Verschiebungen von Zentralring und Aufwölbung des Erdmantels, wie sie im Chicxulub-Krater vorliegen: „Geophysikalische Beobachtungen am Chicxulub sprechen dafür, dass der Zentralring und die Zentren der Mantelhebung in verschiedene, fast entgegengesetzte Richtungen vom Kraterzentrum versetzt sind“, erklären die Forscher.

Dieses Muster sei in der Simulation bei einem Impakt im 60-Grad-Winkel mit zwölf Kilometern pro Sekunde entstanden. Ebenfalls ähnlich waren die Folgen bei einem Einschlag mit 20 Kilometern pro Sekunde im 45-Grad-Winkel. In allen Fällen spreche das Ergebnis aber dafür, dass der Asteroid aus dem Nordosten gekommen sein muss, so Collins und sein Team.

Damit ereignete sich dieser Einschlag im für die irdische Lebenswelt ungünstigsten Winkel, wie die Forscher erklären: „Für die Dinosaurier war dies ein Worst-Case-Szenario“, sagt Collins. „Denn dieser Impakt schleuderte besonders viel Material und Gas in die obere Atmosphäre und verteilte es überall – das führte dann zu einem Impaktwinter.“ Konkret errechneten die Forscher, dass ein Einschlag im Winkel von rund 60 Grad zwei bis dreimal mehr Kohlendioxid und Schwefel freisetzte als ein senkrechter Aufprall und etwa das Zehnfache eines sehr flachen Einschlags. Das Schicksal der Dinosaurier und vieler ihrer Zeitgenossen war damit besiegelt.

Quelle: Gareth Collins (Imperial College London) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-020-15269-x

26. Mai 2020
© wissenschaft.de - Nadja Podbregar

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