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Samstag, 14. Januar 2017 - 08:30 Uhr

Astronomie - Projekt-Beginn von Dinosaurier Krater anbohren

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6.04.2016

The Myrtle uses three legs to lift itself out of the water and make a steady platform
A joint UK-US-led expedition has got under way to drill into the Chicxulub Crater off the coast of Mexico.
This is the deep scar made in the Earth's surface 66 million years ago by the asteroid that scientists believe hastened the end of the dinosaurs.
Today, the key parts of the crater are buried beneath 600m of ocean sediment.
But if researchers can access its rocks, they should learn more about the scale of the impact, and the environmental catastrophe that ensued.
They are particularly interested in a feature called the "peak ring".
This was created at the centre of the impact hole where the Earth rebounded after being hit by the city-sized object.
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The outer rim (white arc) of the crater lies under the Yucatan Peninsula itself, but the inner peak ring is best accessed offshore
An 18km-wide impactor punched a hole in the Earth's crust some 100km across and 30km deep
This bowl then collapsed in on itself, leaving a crater about 200km across and a few km deep
The central zone of the crater rebounded and collapsed again, leaving an inner "peak ring"
Today, much of the Chicxulub Crater is buried offshore in the Gulf, under 600m of sediments
On land, the crater is covered by limestone deposits, but its rim is traced by an arc of sinkholes
In geophysical surveys that can sense beneath the ocean bed, the ring looks like an arcing chain of mountains.
"We want to know where the rocks that make up this peak ring come from," explained Prof Joanna Morgan, the co-lead investigator from Imperial College London.
"Are they from the lower, mid or upper crust? Knowing that will help us understand how large craters are formed, and that's important for us to be able to say what was the total impact energy, and what was the total volume of rock that was excavated and put into the Earth's stratosphere to cause the environmental damage," she told BBC News.
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Geophysical surveys have identified the location of the peak ring
The cataclysm that occurred at the end of the Cretaceous Period doomed many species, not just the dinosaurs. All the material hurled upwards would have darkened the sky and cooled the planet for months on end.
But even as it took life away, the event also opened up new opportunities for those species that survived. And the expedition team wants to know if the impact zone itself became a life cradle.
Because the asteroid hit what was back then a shallow sea area, it is likely the newly created crater was quickly filled with water.
This water would have infused the hot and fractured rocks, leaching chemicals that could then sustain micro-organisms. Very similar conditions are seen today along the volcanic ridge that runs down the centre of the Atlantic Ocean.
"So it's possible we may encounter some exotic life in the fractured rocks we drill," said Prof Morgan.
"This is very interesting for Chicxulub, but it's also fascinating to consider in terms of the early Earth or even Mars. On the early Earth, there would have been many more, larger impacts. We think life may well have originated in impact craters."
The team is using a "liftboat" called Myrtle as its drilling platform.
This will position itself close to the Yucatan Peninsula coast, jacking itself up on three legs to make for a steady station.
To reach the rocks of the peak ring, the drill will first have to navigate the thick muds on the floor of the Gulf of Mexico.
"There's less interest in the first 650m before the K-Pg (Cretaceous-Palaeogene) boundary, which is the carbonates," said Dave Smith, from the British Geological Survey.
"We've taken the view that we will open the hole to 500m and then set a casing and start coring. And we'll core continuously then down to the target depth which is 1,500m," the operations manager on the project added.
Some of the early core samples to come up should show evidence of how quickly life returned to the impact zone. Marine organisms should have re-established themselves in this sterile area on the scale of thousands of years.
Deeper cores are likely to make contact with the tsunami deposits that sloshed back and forth in the immediate aftermath of the impact.
The true peak ring rocks are at a depth of about 800m and below.
The team has given itself two months to get the job done.
"We've developed a drilling strategy that gives us multiple chances of getting to 1,500m, but at any stage you could get stuck for various reasons," explained Mr Smith.
"We're 30km off-shore, which allows us to re-supply easily. We've also timed the project so that we're pre the hurricane season. Hence starting now and trying to finish before June."
The science team has members from the US, Mexico, Japan, Australia, Canada, and China, as well as the UK and five other European countries.
The project is being conducted by the European Consortium for Ocean Research Drilling (ECORD), as part of the International Ocean Discovery Program (IODP).
Although the Myrtle carries labs to do some initial investigations, the main study will be done after the cores have been shipped to the IODP's repository in Bremen, Germany.
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The Chicxulub Crater is arrowed in this exaggerated model of gravity anomalies in the Gulf of Mexico
Quelle:BBC
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Update: 14.01.2017
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Was passierte nach dem Meteoriteneinschlag?

Forscher erkunden am Chicxulub-Krater in Mexiko die Folgen eines gewaltigen Meteoriteneinschlags. Sie bohrten in einer Tiefe von 829 Metern. Ein Geologe aus Freiburg war dabei.

  1. Michael Poelchau bei der Erstbegutachtung von Bohrkernen  Foto: jlofi

  2. Der Einschlag eines Meteoriten – in der Fantasie des Zeichners Foto: Nasa

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  4. Michael Poelchau bei der Erstbegutachtung von Bohrkernen  Foto: jlofi

  5. Der Einschlag eines Meteoriten – in der Fantasie des Zeichners Foto: Nasa

 

 

Sie war ein echtes Abenteuer, die Expedition 364 des European Consortium for Ocean Research Drilling. Ein internationales Forscherteam bohrte 30 Kilometer vor der Küste Mexikos in Schichtarbeit nach Gesteinsproben des berühmtesten Meteoritenkraters der Welt, dem Chicxulub-Krater. Zwei Monate verbrachten Forscherinnen und Forscher im Frühjahr 2016 auf einem Liftboat, einem Mittelding zwischen Schiff und Bohrinsel. Sie drangen bis 1335 Meter tief in das Gestein vor und holten Bohrkerne mit einer Gesamtlänge von 829 Metern an die Oberfläche. Einen Monat lang war Michael Poelchau von der Universität in Freiburg mit an Bord.

Der Chicxulub-Krater entstand vor Millionen Jahren

Vor 66 Millionen Jahren war ein Meteorit mit ungefähr 14 Kilometer Durchmesser in der Gegend des heutigen Mexikos mit 72 000 Kilometern pro Stunde auf der Erdoberfläche eingeschlagen. Das Geschoss aus dem All drang binnen Sekunden 30 Kilometer tief in die Erde ein, ein riesiges Loch entstand. Durch die Wucht des Einschlags türmten sich unter großer Hitze Gesteinsmassen in wenigen Minuten zu einem Gebirge höher als der Himalaya – und sanken sofort wieder in sich zusammen. Zurück blieb ein Krater mit 180 Kilometer Durchmesser.

Extreme Hitze und vom Einschlag ausgelöste Druckwellen vernichteten sofort alles Leben in einem Umkreis von 1500 Kilometern. Eine riesige Wasserwelle raste übers Land, deren Spuren noch heute bei Chicago nachzuweisen sind. Eine unvorstellbar große Katastrophe, die das Leben auf der Erde schlagartig veränderte. Globale Auswirkungen hatte der Einschlag, weil eine gewaltige Menge Staub und Asche bis außerhalb der Atmosphäre geschleudert wurde und sich um die ganze Welt verteilte. Beim Wiedereintritt in die Atmosphäre, wahrscheinlich Stunden oder Tage nach dem Einschlag, verglühten diese Partikel. Es kam zu einem globalen Hitzepuls mit Pizzaofentemperaturen, der über Stunden anhielt und einen großen Teil des Lebens auf der Erde vernichtete.

Mit bloßem Auge ist der Krater heute nicht zu erkennen

Damit ist die Katastrophe nicht zu Ende. Feinstaub hielt sich jahrelang in der Atmosphäre und verdunkelte die Sonne, so dass auch Pflanzen ausstarben. Wegen der fehlenden Nahrung starben in der Folge noch mehr Tiere aus. Forscher gehen davon aus, dass der Einschlag 75 Prozent des Lebens auf der Erde vernichtet hat. Die Dinosaurier wurden komplett ausgelöscht. Auf der Erde war der Resetknopf gedrückt und die Evolution hatte die Chance für einen Neustart, aus dem sich letztendlich auch der Mensch entwickelte. Erdgeschichtlich ist der Zeitpunkt durch die Kreide-Paläogen-Grenze markiert. In den Erdschichten lassen sich auf der ganzen Welt für diesen Zeitpunkt weit greifende Veränderungen in der Pflanzen- und Tierwelt nachweisen.

Mit bloßem Auge ist der Krater heute nicht mehr zu erkennen, denn es legten sich in kurzer Zeit Sedimentschichten über die Aufschlagstelle, möglicherweise als Folge von riesigen Tsunamis, die durch die Katastrophe ausgelöst wurden. Für die Forscher ist das Fluch und Segen zugleich. Die oben liegenden Schichten haben eine Erosion des Kraters über Millionen Jahre hinweg verhindert. Ihn zu erforschen, ist aber enorm aufwendig.

Erste Bohrungen führten Geologen in dem Gebiet bereits in den 1940er Jahren durch – aber auf der Suche nach Erdöl. Damals ging man noch von einem vulkanischen Ursprung des dort ungewöhnlichen Gesteins im Untergrund aus. Die Vermutung, dass ein Meteoriteneinschlag die Ursache war, kam erst 1980 auf. Der Krater selbst wurde 1991 entdeckt. Er liegt zum Teil auf der mexikanischen Halbinsel Yukatan, zum Teil im Golf von Mexiko.

Dokumentation der Gesteinsarten in den Bohrkernen

Als Strukturgeologe hatte der Freiburger Poelchau die Aufgabe, als erster die Bohrproben zu untersuchen. Er dokumentierte, welche Gesteinsarten in welcher Abfolge in den jeweils drei Meter langen Bohrkernen vorkommen. Der Ort der Bohrung auf dem Meeresgrund war zuvor genau festgelegt worden: "Wir haben als erstes Forschungsteam Proben aus dem Peak Ring des Kraters genommen", sagt Poelchau. Dieser Bergring liegt im Kraterinneren, ist fünf bis zehn Kilometer breit und hat einen Durchmesser von 80 Kilometern. Er war nach dem eigentlichen Meteoriteneinschlag entstanden, als die zuvor aufgetürmten Gesteinsmassen wieder in sich zusammensanken.

Poelchaus Dokumentation an Bord des Liftboats war aber nur der Anfang seiner Forschung. Jetzt lagern in Freiburg 340 Proben, die von ihm und seinen Kollegen genau analysiert werden. Weitere Proben werden an der Universität in Bremen untersucht. Poelchau interessiert vor allem, auf welche Weise sich die Gesteinsmassen beim Einschlag bewegten und wie die Steine verformt wurden.

Auf einem Stück Quarz erkennt man unter dem Mikroskop sehr feine Lamellen. "Das sind die Schockwellen des Einschlags", sagt Poelchau.

Anhand der Lamellenbildung könne man zum Beispiel feststellen, welcher Druck auf den Stein gewirkt hat. Die aus der Analyse der Proben gewonnenen Daten fließen in eine Simulation ein, die abbildet, was vor 66 Millionen Jahren genau passiert ist. "Mit den Daten aus dem Peak Ring können wir in der Simulation an verschiedenen Stellschrauben drehen und kommen auf diese Weise dem tatsächlichen Ablauf des Einschlags einen Schritt näher", erklärt Poelchau. Die Erkenntnisse lassen sich auf andere Einschlagkrater auch auf dem Mond oder Mars übertragen – und verraten Neues über die Entstehung von Planeten.

Lebende Organismen in tieferen Schichten entdeckt

Aus den Gesteinsproben sind allerdings noch viele weitere Erkenntnisse zu gewinnen. Die Forscher sind auch der Entwicklung des Lebens auf der Spur. Eine erste Analyse des Kratergesteins hat ergeben, dass dieses durch den Einschlag sehr viel poröser und weniger dicht geworden ist als in Simulationen bislang angenommen. In porösem Gestein haben einfache Organismen die Chance, sich anzusiedeln. Denn das dort zirkulierende Wasser, das tief in der Erdkruste erwärmt wurde, versorgt sie mit Nährstoffen: ideale Bedingungen für den Start von Leben. Deshalb wird in den Gesteinsproben nach Spuren fossiler DNA von Mikroorganismen wie Bakterien gefahndet. Sogar lebende Organismen haben die Forscher in tieferen Schichten entdeckt.

Vom Chicxulub-Krater schließen sie auf Folgen früherer Meteoriteneinschläge. "Es ist gut vorstellbar, dass dieselben Kräfte, die damals die Dinosaurier auslöschten, sehr viel früher in der Erdgeschichte eine Rolle gespielt haben könnten, indem sie frühem Leben erste Nischen boten", sagt Forschungsleiterin Joanna Morgan vom Imperial College in London. Mit ihren Analysen stehen die Forscher aber erst am Anfang.

Wie kehrte das Leben am Chicxulub wieder zurück?

In Brekzien, in denen durch die Gewalt des Einschlags geschmolzener oder völlig zertrümmerter Fels mit größeren Gesteinsbrocken zusammengebacken wurde, fanden die Forscher in Kalksteinsegmenten Mikro- und Nanofossilien, winzige versteinerte Lebewesen, zum Beispiel Algen oder Pilze. Diese stammen aus der Zeit weit vor der Katastrophe und geben Aufschluss darüber, wie die Umwelt dort bis zu diesem Zeitpunkt aussah. Mikrofossilien sind bis zu drei Millimeter groß, Nanofossilien bringen es auf grade mal 50 Mikrometer. Erforschen lassen sie sich nur unter dem Mikroskop. "Nano- und Mikrofossilien sind in bestimmter Hinsicht wichtiger für die Forschung als Dinosaurier", meint Poelchau, einfach weil sie viel häufiger vorkämen.

Auch die Frage, wie und wann das Leben nach dem Einschlag wieder in den Krater zurückkehrte, ist für die Forscher von Interesse. Denn auch in den Sedimentschichten über dem Peak Ring finden sich Mikro- und Nanofossilien. Die Wissenschaftler erhoffen sich von diesen Funden Hinweise darauf, wie das Leben am Chicxulub nach der alles vernichtenden Katastrophe wieder zurückgekehrt ist.

Quelle: Badische Zeitung 

 

 

Tags: Astronomie 

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