Vulkanausbrüche schuld am größten Massenaussterben?

Ablagerungen in Sibirien zeugen von den gewaltigen Eruptionen. Credit: Seth Burgess

Vor 250 Millionen Jahren ereignete sich das größte Massenaussterben der Erdgeschichte. Was diesen Kahlschlag ausgelöst haben könnte, dazu existieren mehrere Theorien. Eine davon gibt gewaltigen Vulkanausbrüchen im Gebiet des sogenannten Sibirischen Trapps die Schuld. Doch stehen die beiden Ereignisse tatsächlich in einem zeitlichen Zusammenhang? Diese Frage haben Forscher nun mithilfe von exakten Datierungsmethoden eindeutig beantworten können.

Bei dem Massenaussterben am Ende des Perm-Zeitalters vor rund 250 Millionen Jahren starben nach Schätzungen von Wissenschaftlern etwa 90 Prozent der Meerestiere und 75 Prozent der landlebenden Arten aus. Sogar Insekten waren von dem Aussterben betroffen. Für die Hauptursache dieses Phänomens halten viele Experten eine Reihe von Vulkanausbrüchen im Sibirischen Trapp. Über einen Zeitraum von bis zu 600.000 Jahren erschütterten dabei vulkanische Eruptionen eine ausgedehnte Fläche des urzeitlichen Sibiriens und bedeckten das Land mit Lava. Zurück blieben bis zu drei Kilometer dicke Ablagerungen.

Der Theorie zufolge setzten die aufsteigenden Magmamassen über 170 Billionen Tonnen Kohlendioxid und enorme Mengen giftigen Chlorwasserstoffgases in die Atmosphäre frei. Die Folge: eine gravierende Veränderung des Klimas, die das zuvor stabile Gleichgewicht der Ökosysteme ins Wanken brachte.

Altersbestimmung an Vulkangestein

Um aber einen eindeutigen ursächlichen Zusammenhang zwischen einer der größten kontinentalen Vulkaneruptionen und dem größten bekannten Aussterbe-Ereignis herstellen zu können, muss geklärt werden, ob beide Ereignisse tatsächlich zeitlich zusammen fielen. Nur so ließe sich die Plausibilität der Theorie belegen. Die Forscher Seth Burgess und Samuel Bowring vom Massachusetts Institute of Technology haben deshalb Proben des vulkanischen Gesteins aus dem Sibirischen Trapp analysiert. Ihre Ergebnisse haben sie nun im Fachmagazin „Science Advances" veröffentlicht.

Mithilfe der sogenannten Uran-Blei Methode konnten die Wissenschaftler das Alter verschiedener Proben präzise bestimmen und auf diese Weise eine Chronik vulkanischer Aktivitäten erstellen.  Die radiometrische Datierungsmethode beruht auf dem kontinuierlichen radioaktiven Zerfall von Uran zu Blei. Damit lässt sich das Alter von Mineralien ableiten, in denen Uran, aber kein Blei vorkommt. Blei, das in solchen Gesteinen gefunden wird, kann nur durch den Zerfall von Uran-Isotopen entstanden sein. Das Verhältnis von Uran zu Blei eignet sich deshalb zur Altersbestimmung.

Passendes Timing

Die Berechnungen von Burgess und Bowring zeigen, dass die gewaltigen Vulkanausbrüche des Sibirischen Trapps tatsächlich dem Massenaussterben am Ende der Perm-Periode vorausgingen. Laut dem von den Forschern konstruierten Zeitablauf begannen diese Aktivitäten bereits 300.000 Jahre vor Beginn des Aussterbe-Ereignisses – und sie dauerten sowohl währenddessen als auch danach weiter an. „Das Timing stimmte", schreiben die Wissenschaftler. „Magmatismus und Massenaussterben verliefen synchron. Ein kausaler Zusammenhang ist deshalb möglich."

Das Wissen, dass vulkanische Eruptionen Treibhausgase freisetzten, lege eine ursächliche Verknüpfung der Ereignisse sogar nahe. Demnach könnten die ungewöhnlich großen Mengen an emittierten Gasen einen extremen Klimawandel verursacht haben: die Temperaturen in der Atmosphäre stiegen an, ebenso wie in den Ozeanen. Dort könnte das Kohlendioxid auch zu einer starken Versauerung geführt und eine entscheidende Rolle beim Aussterben der marinen Arten gespielt haben. Denn Ozeane nehmen große Mengen des atmosphärischen Kohlendioxids auf, was ihren pH-Wert verringert – sie werden sauer. Der Anstieg von CO2  muss den Forschern zufolge auch für die landlebenden Arten extrem schädigend gewesen sein. Einer der Gründe: Hyperkapnie, also ein erhöhter Kohlendioxidgehalt im Blut.

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