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Dinosaurier beim Aussterben

Nach dem Einschlag des Meteoriten verwandelte sich die Erde in ein Inferno. Vom Himmel regnete es glühende Gesteinsbrocken. Bild: Shutterstock

10 Fakten zum Meteoriten-Einschlag, der die Dinos auslöschte



Es muss ein ungeheures Spektakel gewesen sein – aber wer es mitverfolgt hätte, wäre dabei umgekommen. Der Chicxulub-Asteroid schlug mit einer solchen Gewalt auf der Erde ein, dass der Knall auf dem gesamten Planeten zu hören war. Der verheerende Meteoriteneinschlag beendete die Ära der Dinosaurier – die Urzeit-Echsen starben bis auf die kleinen Theropoden, aus denen die Vögel hervorgingen, komplett aus.

Der enorme Krater, der bei der Katastrophe entstand, ist heute von blossem Auge nicht mehr zu erkennen, da er unter mächtigen Sedimentschichten liegt. Geologen haben ihn jedoch seit langem untersucht. So bohrten sie 2016 ein tiefes Loch in den Kraterrand und werteten dann die Gesteinsproben aus. Ihre Ergebnisse wurden jetzt im Fachblatt «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS) publiziert. Sie werfen neues Licht darauf, was in den ersten 24 Stunden nach dem Einschlag geschah – und welche langfristigen Folgen er hatte.

Einschlag des Chicxulub-Meteoriten
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Chicxulub_impact_-_artist_impression.jpg

Ein ungeheures, aber tödliches Spektakel: Der Einschlag des Chicxulub-Meteoriten in einer künstlerischen Darstellung. Bild: Wikimedia

Hier sind 10 Fragen und Antworten zum bekanntesten Meteoriteneinschlag der Erdgeschichte:

Wann schlug der Chicxulub-Asteroid ein?

Die globale Katastrophe ereignete sich vor rund 66 Millionen Jahren, am Übergang von der Kreidezeit (Cretaceum) zum Tertiär (bzw. Paläogen in der aktuellen geochronologischen Einteilung). Der Krater wurde erst in den 40er-Jahren des letzten Jahrhunderts bei der Suche nach Erdöllagerstätten entdeckt, wobei man zunächst irrtümlich annahm, es handle sich um einen Vulkan. Erst Jahrzehnte später vermuteten Geophysiker, dass man es hier mit einem Meteoritenkrater zu tun habe. Der Nachweis, dass diese Vermutung richtig war, erfolgte erst 1991.

Dinosaurier Meteoriteneinschlag

Der Einschlag des Chicxulub-Meteoriten war eine erdgeschichtliche Zäsur: Er markiert die Grenze zwischen Kreide und Paläogen, die zugleich das Erdmittelalter von der Erdneuzeit trennt. Bild: Shutterstock

Wie gross war der Meteorit?

Der kosmische Brocken hatte wohl einen Durchmesser von 10 bis 15 Kilometern; oft werden 12 oder 14 Kilometer genannt. Er dürfte aus dem Asteroidengürtel zwischen den Planetenbahnen des Mars und des Jupiter gekommen sein, wo sich der Grossteil aller Asteroiden des Sonnensystems befindet. Pro Jahr fallen etwa 20'000 Meteorite zur Erde, wobei die meisten davon kaum Spuren hinterlassen, weil sie viel zu klein sind. Global gefährlich – sogenannte «Global Killers» – sind erst Objekte ab einer Grösse von 500 Metern.

Künstlerische Darstellung: Asteroid im Anflug auf die Erde

Künstlerische Darstellung eines Asteroiden im Anflug auf die Erde. Der Chicxulub-Asteroid hatte einen Durchmesser von 10 bis 15 Kilometern. Bild: Shutterstock

Nach Zählungen von Astronomen befinden sich derzeit mehr als 1100 Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 1 Kilometer auf einer Umlaufbahn, die sie in gefährliche Erdnähe bringen könnte. Mit einem Einschlag vom Kaliber des Chicxulub-Asteroiden ist statistisch alle 100 Millionen Jahre zu rechnen.

Wo liegt der Krater?

Das Zentrum des Kraters liegt vor der Küste der mexikanischen Halbinsel Yucatán in der Nähe des Ortes Chicxulub Pueblo, nach dem der Krater benannt worden ist. Etwa die Hälfte liegt unter dem Meeresspiegel, der südliche Teil des Kraters befindet sich an Land. Zur Zeit des Einschlags war die Küste jedoch weiter entfernt; der Meteorit stürzte ins Meer.

Paleogeographic reconstruction of Central and North America with locations Brazos River, Texas, and NE Mexico sections  and the Chicxulub impact crater. Paleomap from Blakey, R., NAU Geology website.
http://jan.uc.nau.edu/

Der Meeresspiegel lag zur Zeit des Chicxulub-Einschlags höher als heute. Karte: jan.uc.nau.edu

Da der Chicxulub-Krater von 300 bis 1000 Meter dicken Sedimentschichten bedeckt und deshalb nicht erodiert ist, gehört er zu den besterhaltenen grossen Einschlagkratern weltweit.

Karte Chicxulub-Krater
https://sites.northwestern.edu/monroyrios/some-maps/chicxulub-and-ring-of-cenotes/

Der südliche Teil des Kraters liegt im Norden der mexikanischen Halbinsel Yucatán. Karte: sites.northwestern.edu

Wie gross ist er?

Der Impaktkrater ist ein Becken mit einem Durchmesser von 180 bis 200 Kilometern, darin befindet sich ein innerer Ring mit einem Durchmesser von etwa 45 Kilometern und in der Mitte ein Zentralberg. Zudem gibt es noch einen dritten, äusseren Ring mit ungefähr 300 Kilometer Durchmesser. Die Tiefe des Kraters beläuft sich heute auf mehr als 10 Kilometer; unmittelbar nach dem Einschlag waren es vermutlich 30 bis 35 Kilometer – fast so tief wie die Dicke der Erdkruste, die im Durchschnitt 35 Kilometer mächtig ist. Danach kollabierten die Kraterwände und riesige Gesteinsmassen bewegten sich lawinenartig zur Kratermitte hin, so dass der Krater in die Breite wuchs, während sich der Boden hob.

Sketch of the gravity anomaly map of the Chicxulub crater area. Red and yellow are gravity highs, green and blue are gravity lows, white indicates sinkholes, or

Die Karte zeigt Schwerkraft-Anomalien im Bereich des Einschlags: Rote und gelbe Farbtöne stehen für höhere Gravitation, grüne und blaue für niedrigere. Die weissen Punkte zeigen Dolinen («Cenotes»), die den Krater säumen. Karte: Wikimedia

Ist es der grösste Impaktkrater der Welt?

Nein – es sind zwei grössere, sicher identifizierte Krater bekannt, die allerdings beide von Einschlägen herrühren, die sich sehr viel früher ereigneten. Mit einem Durchmesser von rund 300 Kilometern führt der mehr als 2 Milliarden Jahre alte Vredefort-Krater in Südafrika die Liste an, danach folgt der 1,8 Milliarden Jahre alte Sudbury-Krater in Kanada mit einem Durchmesser von ursprünglich etwa 250 Kilometern. Der Vredefort-Krater ist stark erodiert, während der Sudbury-Krater tektonisch verformt ist. Da die betreffenden Einschläge in einer Zeit stattfanden, als das Leben auf der Erde sich noch nicht zu höheren Formen entwickelt hatte, waren die Folgen für die Tierwelt wohl weniger gravierend als beim Chicxulub-Meteoriten.

Vredefort Dome, Free State, South Africa. Image #STS51I-33-56AA.
https://de.wikipedia.org/wiki/Vredefort-Krater#/media/Datei:Vredefort_Dome_STS51I-33-56AA.jpg

Der grösste bekannte Einschlagskrater befindet sich bei Vredefort in Südafrika. Bild: Wikimedia

Wie viel Energie wurde beim Impakt freigesetzt?

Der Meteorit schlug mit der enormen Geschwindigkeit von 20 bis 40 Kilometern pro Sekunde (20 km/s sind 72'000 km/h) in einem relativ flachen Winkel – weniger als 45 Grad – ein. Der Ort des Aufpralls lag komplett in einem untiefen tropischen Schelfmeer; die Küstenlinie verlief damals anders als heute. Der Meteorit und ein Teil der Erdkruste verdampften beim Aufprall innerhalb einer Sekunde nahezu vollständig. Die freigesetzte Energie dürfte je nach Masse und Geschwindigkeit des Meteoriten der Explosionskraft von 100 bis 200 Millionen Atombomben des Typs «Little Boy» – das war die Atombombe, die 1945 Hiroshima zerstörte – entsprochen haben.

Meteoriteneinschlag. Künstlerische Darstellung: Don Davis

Die Energie von Millionen von Atombomben: Meteoriteneinschlag. Bild: Don Davis

Was geschah am ersten Tag nach dem Einschlag?

Gemäss den kürzlich publizierten Erkenntnissen aus der Bohrung im inneren Kraterrand wurden in den ersten Augenblicken nach dem Einschlag enorme Mengen an Sedimenten und Grundgestein in einer gigantischen Explosion herausgeschleudert. Verdampftes Material gelangte dabei bis in die Stratosphäre und vereinzelt darüber hinaus. Das Gestein verhielt sich bei diesem Druck wie eine Flüssigkeit, die in einer Fontäne hoch aufspritzte und wieder zusammenfiel.

Animiertes GIF GIF abspielen

Animation des Einschlags: Das Gestein verhielt sich bei diesem Druck wie eine Flüssigkeit.. GIF: University of Arizona, Space Imagery Center

Gewaltige Wassermassen wurden verdrängt, die einen Megatsunami auslösten, dessen Welle am Entstehungsort eine Höhe von 1500 Metern erreichte. Die Flutwelle überflutete den nordamerikanischen Kontinent bis zum heutigen US-Staat Illinois – was allerdings weniger spektakulär war, als es klingt, denn damals durchzog ein flacher Meeresarm Nordamerika von Nord nach Süd.

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Simulation des Chicxulub-Tsunamis. Sie zeigt, was in den ersten Sekunden nach dem Impakt (am Nullpunkt links) passiert: Braun ist die feste Erdkruste, gelb sind Meeressedimente und blau der Ozean, in dem der Asteroid einschlug. Video: YouTube/Brandon Johnson

Durch den Rückstoss hob sich der Kraterboden 15 Kilometer hoch und fiel dann wieder zusammen – dadurch bildete sich der innere Ring des Kraters. Wenige Minuten nach dem Einschlag wurde er von herabfallendem Material bedeckt und erreichte nach ungefähr zehn Minuten eine Höhe von 40 Metern. Nach einigen Stunden waren es 80 Meter.

Die thermische Energie des Einschlags entzündete die Vegetation in einem Umkreis von 1000 bis 1500 Kilometern. Alles Leben in diesem Bereich wurde praktisch sofort vernichtet. Ein Teil des Gesteinsmaterials, das in die Atmosphäre geschleudert wurde, regnete über tausende von Kilometern verteilt wieder auf die Erdoberfläche zurück. Diese glühenden Brocken und Partikel entzündeten weitere Brände und führten zusammen mit der Energie des Einschlags zu einem globalen Hitzepuls.

Asteroid schlägt auf der Erde ein, Meteoriteneinschlag

Darstellung des Einschlags eines – freilich viel grösseren – Meteoriten auf der Erde. Bild: Shutterstock

Bereits eine Stunde nach dem Impakt schwappten erste Wellen des Tsunamis zurück in den Krater und überfluteten ihn. Die Welle am Kraterrand stieg auf eine Höhe von mehr als einem Kilometer. Weitere kleinere Tsunamis entstanden in bis zu 2000 Kilometer Entfernung als Folge der seismischen Erschütterung, die der Einschlag auslöste. Diese Erdbeben erreichten Magnituden von 10 bis 11 auf der Richterskala.

Was waren die langfristigen Folgen?

Schon länger bekannt ist, dass der sogenannte Impaktwinter – also eine langanhaltende Abkühlung des Weltklimas durch die Verdunkelung der Sonne – zu einem massiven Artensterben führte. Die eigentliche ökologische Katastrophe bestand jedoch darin, dass beim Einschlag mehr als 325 Milliarden Tonnen Schwefel verdampfte, sich mit Wasserdampf mischte und in die Atmosphäre gelangte – 10'000-mal mehr als beim verheerenden Ausbruch des Vulkans Krakatau 1883. Die vor Strahlung schützende Ozonschicht wurde dadurch wohl innert kürzester Zeit zerstört.

epa07246207 (FILE) - A handout file photo made available by NASA on 23 December 2018 shows a photo snapped by European Space Agency (ESA) astronaut Alexander Gerst from the International Space Station (ISS) of volcano Anak Krakatau erupting volcanic ash and steam over the waters of the Sunda Strait, Indonesia, 24 September 2018. A tsunami that hit coastal areas on Indonesia's Sunda Straight on 22 December 2018, has killed at least 62 people and injured over 580 others. The Indonesian disaster management agency warned that the death toll is likely to rise. A possible cause of the seismic sea wave was believed to be undersea landslides related to Anak Krakatau's volcanic activity. The tsunami struck at around 21:30 local time (14:30GMT) on 22 December 2018.  EPA/ALEX GERST/ESA/NASA HANDOUT  HANDOUT EDITORIAL USE ONLY/NO SALES

Der Krakatau in Indonesien ist immer noch aktiv. Vom Vulkan ist aber nur noch ein Rest vorhanden, der Gipfel verschwand beim Ausbruch im Jahr 1883. Bild: EPA/NASA EARTH OBSERVATORY

Die Durchschnittstemperatur sank durch den enormen Einstrom kühlender Schwefel-Aerosole um ein bis zwei Grad Celsius ab. Da die Aerosole zusammen mit Asche und Russteilchen die Sonne bis zu 15 Jahre lang verdunkelten, fand zudem eine deutliche Reduktion der Photosynthese statt – die Pflanzen konnten nicht mehr wachsen. Dies führte zum Zusammenbruch der Nahrungsketten.

Eine weitere Folge des Einschlags lag darin, dass er grosse Mengen an CO2 freisetzte – geschätzt etwa 425 Gigatonnen. Deren wärmender Effekt setzte allerdings erst mit Verzögerung ein, während die Schwefel-Aerosole sofort kühlten. Das CO2 sorgte aber dafür, dass die Ozeane versauerten, was den Meereslebewesen stark zusetzte.

Wie schlimm war das Artensterben?

Der Meteoriten-Einschlag und der auf ihn folgende Impaktwinter traf das Leben auf der Erde hart. Die Lebewesen wurden gewissermassen zuerst gegrillt und dann gefroren. Möglicherweise spielten aber noch weitere Faktoren eine Rolle beim Artensterben an der Grenze von Kreide und Paläogen. Zum einen sank der Meeresspiegel, was zahlreiche Flachmeere mit ihrer Artenvielfalt trockenlegte. Zum andern könnten die tektonischen Schockwellen des Einschlags die massive Zunahme der vulkanischen Aktivität des Dekkan-Trapps in Indien verursacht haben. Diese hätten dann die Auswirkungen des Meteoriteneinschlags verstärkt, glauben manche Geologen.

Dekkan-Trapp bei Pune
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3930331

Der Dekkan-Trapp ist eine durch Vulkanismus entstandene geologische Formation in Indien, die ursprünglich 1,5 Millionen km2 gross war. Bild: Wikimedia

Die gigantischen durch den Einschlag und den Vulkanismus freigesetzten Mengen an Schwefeldioxid führten zu saurem Regen und trugen zur Versauerung der Meere bei, was die ozeanischen Biotope hart traf. 90 Prozent des Planktons verschwand, was unweigerlich zum Zusammenbruch der Nahrungskette in den Meeren führte. Die grossen meeresbewohnenden Reptilien wie die Plesio- oder Mosasaurier überlebten dies nicht. Die Ammoniten starben endgültig aus. Das Massensterben fand daher nicht nur an Land, sondern auch in den Ozeanen statt.

Mosasaurier-Skelett, Mosasaurus hoffmannii

Von den riesigen Mosasauriern, die bis zu 17 Metern lang wurden, sind nur noch Fossilien vorhanden. Bild: Wikimedia

Aber auch an Land wurden Fauna und Flora – besonders die Blütenpflanzen – schwer getroffen. Nach Schätzungen starben bis zu 75 Prozent aller Tierarten aus, darunter bekanntermassen alle Nicht-Vogel-Dinosaurier. Allerdings profitierten manche überlebenden Arten von der Katastrophe, so die Säugetiere, die zuvor vorwiegend als kleine Insektenfresser in Erscheinung getreten waren. Sie konnten nach dem Aussterben der Dinosaurier zahlreiche freigewordene Nischen im Ökosystem besetzen.

Aussterbequoten im Verlauf der letzten 542 Millionen Jahre. Dargestellt ist der prozentuale Schwund an Gattungen meeresbewohnender, fossil gut erhaltungsfähiger Organismen an den Grenzen der geologischen Zeitabschnitte. Die stärksten Ausschläge markieren jene Ereignisse, die gemeinhin als Massenaussterben gelten.
https://de.wikipedia.org/wiki/Massenaussterben#/media/Datei:Extinction_intensity.svg

Grafik: Wikimedia

Trotz des enormen Aderlasses war dieses Massensterben, das den Übergang vom Erdmittelalter zur Erdneuzeit markiert, nicht das schlimmste der Erdgeschichte. Von den fünf Massenaussterben im Phanerozoikum (der Ära des nicht nur mikroskopisch sichtbaren Lebens) war das grösste jenes an der Grenze zwischen Perm und Trias. Damals, vor 252 Millionen Jahren, verschwanden in vermutlich weniger als einer Million Jahren schätzungsweise 90 Prozent aller Arten. Die Zäsur war so markant, dass dort der Übergang zwischen Erdaltertum und Erdmittelalter angesetzt wird.

Könnten die Dinos noch leben?

Der Tag des Einschlags brachte nicht alle Dinosaurier um – aber viele von ihnen. Den anderen – das heisst den Nicht-Vogel-Dinos – gab der Impaktwinter den Rest. Nur eine spezielle Entwicklungslinie dieser Landwirbeltiere, die während Jahrmillionen die Erde dominiert hatten, überlebte: die Vögel. Sie haben sich als sehr erfolgreich erwiesen und stellen heute etwa einen Drittel aller Landwirbeltierarten.

Tyrannosaurus rex and pteranodon looking at meteorite impact in Yucatan, Mexico, that created Chicxulub crater and induced end of dinosaurs.

Für den bekanntesten Dinosaurier überhaupt, den Tyrannosaurus Rex, bedeutete der Einschlag das Ende. Der Flugsaurier Pteranodon starb dagegen vermutlich schon vorher aus. Bild: Shutterstock

Möglicherweise hätte das Schicksal der Urzeit-Echsen auch einen anderen Verlauf nehmen können – falls der Chicxulub-Meteorit an einer anderen Stelle eingeschlagen wäre. Diese These vertritt der japanische Paläontologe Kunio Kaiho, der zu ihrer Untermauerung anführt, dass die Region um die Halbinsel Yucatán zu jenen Gebieten der Erde gehört, wo die Sedimentgesteine hohe Anteile an organischem Material – beispielsweise Öl – enthalten.

Global map showing the amount of organic matter in sedimentary rocks ejected if the Chicxulub asteroid hit various locations at the end of the Cretaceous. Shaded areas denote the following burned organic carbon weights in each area burned by the asteroid impact: white: <22,000 Tg; olive: 22,000–89,000 Tg; orange: 89,000–220,000 Tg; and magenta: 220,000–890,000 Tg. These areas correspond to 0–4?°C, 4–8?°C, 8–11?°C, and =11?°C cooling (global mean surface air temperature anomalies) and 0–6?°C, 6–13?°C, 13–17?°C, and =17?°C cooling on land by soot only, respectively, when the asteroid hit each area (Table 3). Mass extinction could have been caused by 8–11?°C or more cooling1 when the asteroid hit an orange or magenta area, which occupied approximately 13% of the Earth’s surface. The map is based on Courtillot et al.53; thin lines indicate continental crust shelf edges.
https://www.nature.com/articles/s41598-017-14199-x/figures/4

Die Karte zeigt, wie viel organisches Material aus Sedimenten beim Einschlag des Chicxulub-Meteoriten an der jeweiligen Stelle verbrannt wäre. Weiss gefärbte Regionen: <22'000 Tg (Teragramm = Megatonne); grün: 22'000–89'000 Tg; orange: 89'000–220'000 Tg; violett: 220'000–890'000 Tg. Diese Werte korrespondieren mit unterschiedlichen Raten der globalen Abkühlung. Effektiv schlug der Meteorit in einer orange gefärbten Zone ein. Karte: Nature

Der Einschlag könnte gemäss Kaiho eine Öllagerstätte getroffen haben, so dass besonders viele Russpartikel in die Atmosphäre gelangten. Dieser Zufall soll den Dinos zum Verhängnis geworden sein – ein Verhängnis, dessen Wahrscheinlichkeit Kaiho auf lediglich 13 Prozent berechnete.

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«The Day the Mesozoic Died: The Asteroid That Killed the Dinosaurs — HHMI BioInteractive Video.» Video: YouTube/biointeractive

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So schnell waren die Dinosaurier

Asteroid verglüht über Botsuana

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