Einschlag in tödlichem Winkel - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Erde+Klima

Einschlag in tödlichem Winkel

Einschlag
Der Asteroideneinschlag vor 66 Millionen Jahren beendete die Dinosaurier-Ära (Bild: Chase Stone/ Imperial College London)

Als vor rund 66 Millionen Jahren ein großer Asteroid auf der Erde einschlug, bedeutete dies das Ende für die Dinosaurier und eine Vielzahl anderer Tierarten. Doch woher dieser Asteroid kam und in welchem Winkel er einschlug, war bislang strittig. Jetzt liefert eine 3D-Simulationen neue Erkenntnisse. Denn sie zeigt, dass der Asteroid aus Nordosten kommend in einem Winkel von 45 bis 60 Grad eingeschlagen haben muss – nur ein solcher Impakt hätte die heute beobachtbaren Merkmale hinterlassen. Gleichzeitig jedoch war dieser Einschlagswinkel das Worst-Case-Szenario für die kreidezeitliche Lebenswelt, wie die Forscher berichten.

Es war eine der größten Katastrophen der Erdgeschichte und verursachte eines der fünf großen Massenaussterben auf unserem Planeten: Vor rund 66 Millionen Jahren stürzte ein mehr als zehn Kilometer großer Asteroid im Gebiet des heutigen Yucatan auf die Erde. Dieser Impakt setzte in Sekundenbruchteilen die Energie von zehn Millionen Hiroshima-Bomben frei und ließ Milliarden Tonnen schwefelhaltiges Gestein verdampfen. Die Hitze des Einschlags kombiniert mit den Schockwellen des explosiven Aufpralls könnten schon in den ersten Stunden alles Leben in weitem Umkreis vernichtet haben. Durch die großen Mengen an Schwefelaerosolen, die weit in die Stratosphäre geschleudert wurden, setzte nach der akuten Phase ein jahrelanger Impaktwinter ein: Der Aerosolschleier schluckte einen Teil des Sonnenlichts und ließ die irdischen Mitteltemperaturen möglicherweise sogar bis unter den Gefrierpunkt fallen. Mehr als 75 Prozent aller in der Kreidezeit verbreiteten Tier- und Pflanzenarten starben als Folge dieser globalen Katastrophe aus.

3D-Simulation des Einschlags

Von diesem katastrophalen Ereignis zeugen bis heute charakteristische Ablagerungen auf fast der ganzen Welt und der Krater, den der Impakt hinterließ: Der rund 150 Kilometer große Chicxulub-Krater auf der Halbinsel Yucatan ist zwar mit bloßem Auge heute nicht mehr erkennbar, seine Struktur ist aber in Magnetfeldmessungen und an Schwerefeldanomalien erkennbar. Wie für Krater dieser Größe typisch, zeigt er mehrere ringförmige Wälle und eine zentrale Erhebung. Schon mehrfach haben Wissenschaftler versucht, aus der Lage und Anordnung dieser Strukturen abzuleiten, aus welcher Richtung und in welchem Winkel der Asteroid damals einschlug – mit bislang widersprüchlichen Ergebnissen. Deshalb haben nun Forscher um Gareth Collins vom Imperial College London noch einmal alle vorhandenen Daten, darunter auch die Ergebnisse von Bohrkernanalysen aus dem Krater und seismische Messungen, zusammengefasst und diese als Basis für eine dreidimensionale Modellsimulation genutzt.

In ihrer Simulation ließen sie den Asteroiden aus verschiedenen Richtungen und in verschiedenen Winkeln in einen zweischichtigen Untergrund aus Kruste und Mantel einschlagen. Die Forscher variierten dabei den Einschlagswinkel von 90 Grad über 60 und 45 Grad bis zu einem eher flachen Winkel von nur 30 Grad. Die Fluggeschwindigkeit des Asteroiden lag bei 12 oder 20 Kilometern pro Sekunde. Bei allen Einschlägen erzeugt die freiwerdende Energie Schockwellen, die sich konzentrisch ausbreiten. „In der ersten Minute nach dem Impakt entsteht durch das ausgeschleuderte Material eine tiefe, schüsselförmige Senke, die oft als transienter Krater bezeichnet wird, erklären Collins und seine Kollegen. Dieser Übergangskrater ist jedoch instabil und kollabiert durch das Nachschwingen des Kratergrunds schon nach kurzer Zeit. Erst dann bildet sich der endgültige Krater mit einem Zentralberg, umgeben von mehreren ringförmigen Erhebungen.

60-Grad-Winkel war Worst-Case-Szenario

Die entscheidende Frage war nun, welches Einschlagsszenario den heute beobachtbaren Kratermerkmalen am nächsten kommen würde. „Unsere Simulationen liefern Belege dafür, dass der Asteroid in einem steilen Winkel einschlug, wahrscheinlich mit einer Neigung von 60 Grad und dass er aus dem Nordosten kam, berichtet Collins. Denn diese Einschlagsparameter resultierten in ähnlich asymmetrischen Verschiebungen von Zentralring und Aufwölbung des Erdmantels, wie sie im Chicxulub-Krater vorliegen: „Geophysikalische Beobachtungen am Chicxulub sprechen dafür, dass der Zentralring und die Zentren der Mantelhebung in verschiedene, fast entgegengesetzte Richtungen vom Kraterzentrum versetzt sind“, erklären die Forscher. Dieses Muster sei in der Simulation bei einem Impakt im 60-Grad-Winkel mit zwölf Kilometern pro Sekunde entstanden. Ebenfalls ähnlich waren die Folgen bei einem Einschlag mit 20 Kilometern pro Sekunde im 45-Grad-Winkel. In allen Fällen spreche das Ergebnis aber dafür, dass der Asteroid aus dem Nordosten gekommen sein muss, so Collins und sein Team.

Anzeige

Damit ereignete sich dieser Einschlag im für die irdische Lebenswelt ungünstigsten Winkel, wie die Forscher erklären: „Für die Dinosaurier war dies ein Worst-Case-Szenario“, sagt Collins. „Denn dieser Impakt schleuderte besonders viel Material und Gas in die obere Atmosphäre und verteilte es überall – das führte dann zu einem Impaktwinter.“ Konkret errechneten die Forscher, dass ein Einschlag im Winkel von rund 60 Grad zwei bis dreimal mehr Kohlendioxid und Schwefel freisetzte als ein senkrechter Aufprall und etwa das Zehnfache eines sehr flachen Einschlags. Das Schicksal der Dinosaurier und vieler ihrer Zeitgenossen war damit besiegelt.

Quelle: Gareth Collins (Imperial College London) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-020-15269-x

Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Chry|so|be|ryll  〈[çry–] od. [kry–] m. 1; unz.; Min.〉 durchscheinendes bis durchsichtiges grünes Mineral, Schmuckstein [<grch. chrysos ... mehr

Schul|re|form  〈f. 20〉 Reform des Schulwesens

Fo|kal|di|stanz  auch:  Fo|kal|dis|tanz  〈f. 20; Opt.〉 Brennweite ... mehr

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige