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.

 

 

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.


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.


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.


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.


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.


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