Unter Beschuss - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Unter Beschuss

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Milliarden winziger Kügelchen aus geschmolzenem Gestein regneten nach großen Meteoriteneinschlägen auf die Erde nieder. Diese Spherulenlage ist 2,63 Milliarden Jahre alt. (c) Bruce Simonson, Oberlin College and Conservatory
In den ersten zweieinhalb Milliarden Jahren ihrer Geschichte war die Erde einem Dauerbeschuss großer Meteoriten ausgesetzt. Darunter waren mindestens 70 Brocken von der Größe des Trumms, der für das Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren verantwortlich war, berichten jetzt zwei Forscherteams in der Zeitschrift „Nature“. Hinweise für den ausgedehnten Meteoritenhagel sind mehrere zentimeterdicke Lagen von ehemals geschmolzenen Gesteinskügelchen, die in 1,8 bis 3,8 Milliarden Jahre altem Gestein erhalten blieben.

Bislang gingen Planetenforscher davon aus, dass Erde und Mond vor etwa vier Milliarden Jahren einem heftigen Meteoritenhagel ausgesetzt waren, der aber nur etwa 100 bis 200 Millionen Jahre dauerte. Dabei sollen die riesigen Einschlagbecken auf dem Mond entstanden sein, die als dunkle Mare zu sehen sind. Auf der Erde blieben keine Krater erhalten, da die Kruste permanent recycelt wird. Die ältesten Gesteine auf der Erde sind etwa 3,8 Milliarden Jahre alt, sie entstanden erst nach dem Meteoritenhagel.

Doch die beiden Teams um William Bottke, Jay Melosh und Brandon Johnson berichten nun, dass das kosmische Unwetter wohl länger anhielt als bislang angenommen. Melosh und Johnson untersuchten mehrere Lagen der Silikat-Kügelchen, um die Größe der dazugehörigen Meteoriten zu ermitteln. Wenn ein Meteorit die Erde trifft, schleudert er große Mengen geschmolzenen Gesteins in die Höhe, das später in Form winziger Tröpfchen wieder zu Boden fällt. Die Gesteinskügelchen von der Größe eines Sandkorns, sogenannte Spherulen, enthalten sowohl Meteoritenmaterial als auch irdisches Gestein. Der Chicxulub-Einschlag, der das Ende der Dinosaurier herbeiführte, hinterließ beispielsweise weltweit eine solche Schicht. Ein hoher Gehalt an dem seltenen Element Iridium weist auf die außerirdische Herkunft hin.

Aus der Dicke der Lagen und dem Gehalt an seltenen Metallen errechneten Melosh und Johnson, dass die Uralt-Meteoriten mit relativ hoher Geschwindigkeit aufgeprallt waren und teils um die 70 Kilometer groß gewesen sein dürften. In 3,24 Milliarden Jahre altem Gestein aus Südafrika fand sich zum Beispiel eine 25 Zentimeter dicke Kügelchen-Lage. Der dazugehörige Meteorit dürfte mindestens 40, wenn nicht sogar 70 Kilometer groß gewesen sein.

Als Quelle für das lang anhaltende Bombardement kommt der innere Bereich des Asteroidengürtels infrage, berichten die Forscher um Bottke. Sie nehmen an, dass der Asteroidengürtel vor mehr als vier Milliarden Jahren noch näher an die heutige Marsbahn reichte. Einer neuen Theorie, dem sogenannten Nizza-Modell, zufolge, wurden die Bahnen der vier äußeren Planeten vor vier Milliarden Jahren instabil. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun lagen nach der Entstehung des Sonnensystems zunächst relativ nah beieinander, störten sich dann jedoch gegenseitig so sehr, dass sie zeitweise auf chaotischen Bahnen durchs Sonnensystem zogen und dabei zahlreiche Asteroiden und Kometen durch die Gegend schleuderten. Diese Umorganisation war dem Modell zufolge die Ursache für den großen Meteoritenhagel.

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Bottke und seine Kollegen rechneten nun mit einem Computermodell aus, wie sich die Phase der Instabilität auf den inneren Rand des Asteroidengürtels auswirkte, den sie E-Ring nennen. Wie sie berichten, gerieten aus dieser Gegend noch lange größere Brocken auf Kollisionskurs mit der Erde. Etwa zwei Milliarden Jahre lang dauerte es, bis der E-Ring sich geleert hatte.

Die zwei ältesten und größten Krater der Erde sind damit womöglich noch Zeugen dieser unruhigen Zeit: Der zwei Milliarden Jahre alte und 300 Kilometer große Vredefort-Krater in Südafrika und der 250 Kilometer große Sudbury-Krater in Kanada, der vor 1,85 Milliarden Jahren entstand, repräsentieren womöglich die letzten Hagelkörner des großen Bombardements.

Brandon Johnson & Jay Melosh (Purdue University): Nature, Online-Vorabveröffentlichung, doi:10.1038/nature10982 William Bottke (Southwest Research Institute, Boulder, Colorado) et al.: Nature, Online-Vorabveröffentlichung, doi:10.1038/nature10967 © wissenschaft.de – Ute Kehse
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