Unter dem türkisfarbenen Wasser der mexikanischen Halbinsel Yucatán liegt der Ort eines längst vergangenen Massenmordes. In einem geologischen Augenblick sind die meisten Tier- und Pflanzenarten der Welt ausgestorben. Durch Hunderte von Metern Gestein bohrend, haben die Ermittler endlich den „Fußabdruck“ erreicht, den der Angeklagte hinterlassen hat. Dieser Fußabdruck markiert den berüchtigtsten Weltraumfelseneinschlag der Erde.
Bekannt als Chicxulub (CHEEK-shuh-loob), ist es der Dinosaurier-Killer.
Wissenschaftler stellen die bisher detaillierteste Zeitleiste der Dino-Apokalypse zusammen. Sie untersuchen die verräterischen Fingerabdrücke, die das schicksalhafte Ereignis vor so langer Zeit hinterlassen hat, neu. An der Aufprallstelle stürzte ein Asteroid (oder vielleicht ein Komet) auf die Erdoberfläche. Berge bildeten sich in wenigen Minuten. In Nordamerika begrub ein hoch aufragender Tsunami Pflanzen und Tiere gleichermaßen unter dicken Trümmerhaufen. Lofted Trümmer verdunkelten Himmel auf der ganzen Welt. Der Planet kühlte sich ab – und blieb jahrelang so.
Aber der Asteroid hat vielleicht nicht alleine gehandelt.
Das Leben könnte bereits in Schwierigkeiten gewesen sein. Wachsende Beweise deuten auf einen supervulkanischen Komplizen hin. Eruptionen im heutigen Indien spuckten geschmolzenes Gestein und ätzende Gase aus. Diese könnten die Ozeane versauert haben. All dies hätte die Ökosysteme lange vor und nach dem Einschlag des Asteroiden destabilisieren können. Der Ruck dieses Einschlags könnte sogar die Eruptionen verstärkt haben, argumentieren einige Forscher jetzt.
Da mehr Hinweise aufgetaucht sind, scheinen einige in Konflikt zu geraten. Das hat die Identität des wahren Mörders der Dinosaurier — ein Einschlag, Vulkanismus oder beides — weniger klar gemacht, sagt Paul Renne. Er ist Geowissenschaftler am Berkeley Geochronology Center in Kalifornien.
„Da wir unser Verständnis des Timings verbessert haben, haben wir die Details nicht gelöst“, sagt er. „Das letzte Jahrzehnt der Arbeit hat es nur schwieriger gemacht, zwischen den beiden möglichen Ursachen zu unterscheiden.“
Die rauchende Waffe
Klar ist, dass vor etwa 66 Millionen Jahren ein massives Absterben stattgefunden hat. Es ist in den Gesteinsschichten sichtbar, die die Grenze zwischen der Kreidezeit und dem Paläogen markieren. Fossilien, die einst reichlich vorhanden waren, tauchen nach dieser Zeit nicht mehr in Gesteinen auf. Untersuchungen von Fossilien, die an der Grenze zwischen diesen beiden Perioden gefunden (oder nicht gefunden) wurden — abgekürzt K-Pg—Grenze – zeigen, dass etwa drei von vier Pflanzen- und Tierarten ungefähr zur gleichen Zeit ausgestorben sind. Dazu gehörte alles vom wilden Tyrannosaurus rex bis zum mikroskopisch kleinen Plankton.
Alles, was heute auf der Erde lebt, geht auf die wenigen glücklichen Überlebenden zurück.
Im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler viele Verdächtige für dieses katastrophale Aussterben verantwortlich gemacht. Einige haben vorgeschlagen, globale Plagen geschlagen. Oder vielleicht hat eine Supernova den Planeten gebraten. Im Jahr 1980 berichtete ein Forscherteam, darunter das Vater-Sohn-Duo Luis und Walter Alvarez, dass es weltweit viel Iridium entdeckt habe. Dieses Element erschien entlang der K-Pg-Grenze.
Iridium ist in der Erdkruste selten, aber in Asteroiden und anderen Weltraumgesteinen reichlich vorhanden. Der Fund war der erste harte Beweis für einen Killer-Asteroiden-Einschlag. Aber ohne einen Krater konnte die Hypothese nicht bestätigt werden.
Haufen von Einschlagschutt führten Kraterjäger in die Karibik. Elf Jahre nach dem Alvarez-Papier identifizierten Wissenschaftler endlich die rauchende Waffe – den versteckten Krater.
Es umkreiste die mexikanische Küstenstadt Chicxulub Puerto. (Der Krater war tatsächlich in den späten 1970er Jahren von Wissenschaftlern der Ölgesellschaft entdeckt worden. Sie hatten Variationen der Erdanziehungskraft verwendet, um den 180 Kilometer breiten Umriss des Kraters zu visualisieren. Die Nachricht von diesem Fund erreichte die Kraterjäger jedoch jahrelang nicht.) Teilweise basierend auf der klaffenden Größe der Depression schätzten die Wissenschaftler die Größe des Aufpralls. Sie dachten, es muss 10 Milliarden Mal so viel Energie freigesetzt haben wie die Atombombe, die 1945 auf Hiroshima, Japan, abgeworfen wurde.
Das ist groß.
Fragen sind jedoch geblieben, wie die Auswirkungen weltweit so viel Tod und Zerstörung verursacht haben könnten.
Es scheint nun, dass die Explosion selbst nicht der große Killer im Einschlagsszenario war. Es war die Dunkelheit, die folgte.
Unausweichliche Nacht
Der Boden bebte. Starke Böen erschütterten die Atmosphäre. Trümmer regneten vom Himmel. Ruß und Staub, die durch den Aufprall und die daraus resultierenden Waldbrände gespuckt wurden, füllten den Himmel. Dieser Ruß und Staub breitete sich dann wie ein riesiger, Sonnenlicht blockierender Schatten über den gesamten Planeten aus.
Wie lange dauerte die Dunkelheit? Einige Wissenschaftler hatten geschätzt, dass es irgendwo von ein paar Monaten bis zu Jahren war. Aber ein neues Computermodell gibt Forschern ein besseres Gefühl dafür, was passiert ist.
Es simulierte die Länge und den Schweregrad der globalen Abklingzeit. Und es muss wirklich dramatisch gewesen sein, berichtet Clay Tabor. Er arbeitet am National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado. Als Paläoklimatologe studiert er alte Klimazonen. Und er und seine Kollegen haben eine Art digitalen Tatort rekonstruiert. Es war eine der detailliertesten Computersimulationen, die jemals über die Auswirkungen des Impakts auf das Klima durchgeführt wurden.
Die Simulation beginnt mit der Abschätzung des Klimas vor dem Einschlag. Die Forscher bestimmten anhand geologischer Beweise für alte Pflanzen und den Gehalt an atmosphärischem Kohlendioxid, was dieses Klima sein könnte. Dann kommt der Ruß. Eine High-End-Schätzung von Ruß beläuft sich auf rund 70 Milliarden Tonnen (etwa 77 Milliarden US-Kurztonnen). Diese Zahl basiert auf der Größe und den globalen Auswirkungen der Auswirkungen. Und es ist riesig. Es ist das Äquivalentgewicht von etwa 211.000 Empire State Buildings!
Zwei Jahre lang erreichte kein Licht die Erdoberfläche, wie die Simulation zeigt. Kein Teil der Erdoberfläche! Die globalen Temperaturen sanken um 16 Grad Celsius (30 Grad Fahrenheit). Das arktische Eis breitete sich nach Süden aus. Tabor teilte dieses dramatische Szenario im September 2016 in Denver, Colorado. auf der Jahrestagung der Geological Society of America.
Einige Gebiete wären besonders hart getroffen worden, legt Tabors Arbeit nahe. Die Temperatur stieg im Pazifischen Ozean um den Äquator. Währenddessen kühlte sich die Küstenantarktis kaum ab. Inlandsgebiete schnitten im Allgemeinen schlechter ab als Küstengebiete. Diese Unterschiede könnten erklären, warum einige Arten und Ökosysteme die Auswirkungen überstanden haben, während andere abgestorben sind, sagt Tabor.
Sechs Jahre nach dem Einschlag kehrte die Sonneneinstrahlung auf ein Niveau zurück, das für die Bedingungen vor dem Einschlag typisch war. Zwei Jahre danach erwärmten sich die Landtemperaturen auf ein höheres Niveau als vor dem Aufprall üblich. Dann trat der gesamte Kohlenstoff, der durch den Aufprall in die Luft geschleudert wurde, in Kraft. Es wirkte wie eine isolierende Decke über dem Planeten. Und der Globus erwärmte sich letztendlich um mehrere Grad mehr.
Beweise für die abschreckende Dunkelheit finden sich in der Rock-Aufzeichnung. Lokale Meeresoberflächentemperaturen veränderten Lipidmoleküle (Fettmoleküle) in den Membranen alter Mikroben. Die versteinerten Überreste dieser Lipide liefern eine Temperaturaufzeichnung, berichtet Johan Vellekoop. Er ist Geologe an der Universität Leuven in Belgien. Versteinerte Lipide im heutigen New Jersey deuten darauf hin, dass die Temperaturen dort nach dem Aufprall um 3 Grad C (etwa 5 Grad F) gesunken sind. Vellekoop und Kollegen teilten ihre Schätzungen im Juni 2016 Bericht.
Ähnliche abrupte Temperaturabfälle und verdunkelter Himmel töteten Pflanzen und andere Arten, die den Rest des Nahrungsnetzes nähren, sagt Vellekoop. „Dimmen Sie das Licht und das gesamte Ökosystem bricht zusammen.“
Die kalte Dunkelheit war die tödlichste Waffe des Einschlags. Einige unglückliche Lebewesen starben jedoch zu früh, um es zu bezeugen.
Die Geschichte wird unter dem Bild fortgesetzt.
Lebendig begraben
Ein alter Friedhof bedeckt Teile von Montana, Wyoming und den Dakotas. Es heißt Hell Creek Formation. Und es ist Hunderte von Quadratkilometern (Quadratmeilen) eines fossilen Jägerparadieses. Erosion hat Dinosaurierknochen freigelegt. Einige ragen aus dem Boden, bereit, gepflückt und studiert zu werden.
Robert DePalma ist Paläontologe am Palm Beach Museum of Natural History in Florida. Er hat in den trockenen Badlands von Hell Creek gearbeitet, tausende Kilometer vom Chicxulub-Krater entfernt. Und dort hat er etwas Überraschendes gefunden – Anzeichen eines Tsunamis.
Hinweise auf den durch den Chicxulub-Einschlag verursachten überdimensionalen Tsunami waren zuvor nur im Golf von Mexiko gefunden worden. So weit nördlich oder so weit im Landesinneren war es noch nie gesehen worden. Aber die Symptome der Tsunami-Verwüstung waren klar, sagt DePalma. Das rauschende Wasser warf Sedimente auf die Landschaft. Die Trümmer stammten aus dem nahe gelegenen Western Interior Seaway. Dieses Gewässer durchquerte einst Nordamerika von Texas bis zum Arktischen Ozean.
Das Sediment enthielt Iridium und glasige Trümmer, die sich aus dem durch den Aufprall verdampften Gestein bildeten. Es enthielt auch Fossilien von Meeresarten wie snaillike Ammoniten. Sie waren vom Meer getragen worden.
Und die Beweise hörten hier nicht auf.
Auf dem Treffen der Geological Society im vergangenen Jahr zog DePalma Objektträger von Fischfossilien hoch, die in den Tsunami-Ablagerungen gefunden wurden. „Das sind die Leichen“, sagte er. „Wenn ein Team zu einem ausgebrannten Gebäude geht, woher wissen sie, ob der Typ vor oder während des Feuers gestorben ist? Sie suchen nach Kohlenstoff und Ruß in der Lunge. In diesem Fall haben Fische Kiemen, also haben wir diese überprüft.“
Die Kiemen waren vom Aufprall mit Glas gefüllt. Das bedeutet, dass die Fische lebten und schwammen, als der Asteroid traf. Die Fische waren bis zu dem Moment am Leben, als der Tsunami über die Landschaft schob. Es zerquetschte den Fisch unter Trümmern. Diese unglücklichen Fische, sagt DePalma, sind die ersten bekannten direkten Opfer des Chicxulub-Aufpralls.
Der darauf folgende Klimawandel und die Entwaldung brauchten länger, um ihren Schaden anzurichten.
Direkt unter den mit Fischen gefüllten Tsunami-Ablagerungen befand sich ein weiterer erstaunlicher Fund: Dinosaurierspuren von zwei Arten. Jan Smit ist Geowissenschaftler an der VU Universität Amsterdam in den Niederlanden. „Diese Dinosaurier rannten und lebten, bevor sie vom Tsunami getroffen wurden“, sagt er. „Das gesamte Ökosystem in Hell Creek war bis zum letzten Moment am Leben. In keiner Weise war es auf dem Rückzug.“
Die neuen Beweise aus der Hell Creek-Formation bestätigen, dass die meisten Todesfälle zu dieser Zeit durch den Chicxulub-Einschlag verursacht wurden“, argumentiert Smit nun. „Ich war mir zu 99 Prozent sicher, dass es der Aufprall war. Und jetzt, wo wir diese Beweise gefunden haben, bin ich mir zu 99,5 Prozent sicher.“
Während viele andere Wissenschaftler Smits Gewissheit teilen, tut dies eine wachsende Fraktion nicht. Aufkommende Beweise stützen eine alternative Hypothese für den Untergang der Dinosaurier. Ihr Untergang könnte zumindest teilweise aus der Tiefe der Erde gekommen sein.
Tod von unten
Lange vor dem Einschlag von Chicxulub war auf der anderen Seite des Planeten eine andere Katastrophe im Gange. Damals war Indien eine eigene Landmasse in der Nähe von Madagaskar (vor der Ostküste des heutigen Afrikas). Die Deccan-Vulkanausbrüche dort würden letztendlich etwa 1,3 Millionen Kubikkilometer (300.000 Kubikmeilen) geschmolzenes Gestein und Trümmer aufstoßen. Das ist mehr als genug Material, um Alaska auf die Höhe des höchsten Wolkenkratzers der Welt zu begraben. Gase, die von ähnlichen Vulkanausbrüchen ausgestoßen wurden, wurden mit anderen großen Aussterbereignissen in Verbindung gebracht.
Forscher bestimmten das Alter von Kristallen, die in den Lavaströmen von Deccan eingebettet waren. Diese zeigen, dass die meisten Eruptionen etwa 250.000 Jahre vor dem Chicxulub-Einschlag begannen. Und sie gingen bis etwa 500.000 Jahre danach weiter. Dies bedeutet, dass die Eruptionen auf dem Höhepunkt des Aussterbens wüteten.
Diese neue Zeitleiste verleiht denjenigen Glauben, die bezweifeln, dass der Chicxulub-Einschlag die Hauptursache für das Aussterben war.
„Deccan-Vulkanismus ist für das Leben auf der Erde weitaus gefährlicher als ein Einschlag“, sagt Gerta Keller. Sie ist Paläontologin an der Princeton University in New Jersey. Neuere Forschungen zeigen, wie schädlich. Auf die gleiche Weise, wie Iridium den Fallout des Chicxulub-Einschlags markiert, hat der Deccan-Vulkanismus eine eigene Visitenkarte. Es ist das Element Quecksilber.
Das meiste Quecksilber in der Umwelt stammt von Vulkanen. Große Eruptionen husten Tonnen des Elements. Deccan war keine Ausnahme. Der Großteil der Deccan-Eruptionen setzte insgesamt zwischen 99 Millionen und 178 Millionen Tonnen (etwa 109 Millionen und 196 Millionen US-Kurztonnen) Quecksilber frei. Chicxulub hat nur einen Bruchteil davon veröffentlicht.
All das Quecksilber hat Spuren hinterlassen. Es zeigt sich in Südwestfrankreich und anderswo. Ein Forscherteam entdeckte zum Beispiel viel Quecksilber in Sedimenten, die vor dem Aufprall abgelagert wurden. Dieselben Sedimente enthielten auch einen weiteren Hinweis — die versteinerten Schalen von Plankton (kleine schwimmende Meeresorganismen) aus den Dinosauriertagen. Im Gegensatz zu gesunden Schalen sind diese Exemplare dünn und rissig. Die Forscher berichteten dies in der Februar-Ausgabe 2016.
Die Muschelstücke deuten darauf hin, dass Kohlendioxid, das durch die Deccan-Eruptionen freigesetzt wurde, die Ozeane für einige Kreaturen zu sauer machte, sagt Thierry Adatte. Er ist Geowissenschaftler an der Universität Lausanne in der Schweiz. Er war Co-Autor der Studie mit Keller.
„Das Überleben wurde für diese Lebewesen sehr schwierig“, sagt Keller. Plankton bildet die Grundlage des Ökosystems Ozean. Ihr Niedergang erschütterte das gesamte Nahrungsnetz, vermutet sie. (Ein ähnlicher Trend findet heute statt, da Meerwasser Kohlendioxid aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe aufsaugt.) Und als das Wasser saurer wurde, brauchten die Tiere mehr Energie, um ihre Muscheln herzustellen.
Partners in crime
Die Deccan-Eruptionen verwüsteten zumindest einen Teil der Antarktis. Die Forscher analysierten die chemische Zusammensetzung von Muscheln von 29 muschelartigen Schalentierarten auf der Seymour Island des Kontinents. Die Chemikalien der Schalen unterscheiden sich je nach Temperatur zum Zeitpunkt ihrer Herstellung. Das ließ die Forscher ungefähr zusammenbauen 3.5 Millionen Jahre alte Aufzeichnung, wie sich die Temperaturen in der Antarktis zum Zeitpunkt des Aussterbens der Dinosaurier veränderten.
Nach dem Beginn der Deccan-Eruptionen und dem daraus resultierenden Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids erwärmten sich die lokalen Temperaturen um etwa 7,8 Grad C (14 Grad F). Das Team berichtete über diese Ergebnisse in der Nature Communications vom Juli 2016.
Etwa 150.000 Jahre später fiel eine zweite, kleinere Erwärmungsphase mit dem Chicxulub-Einschlag zusammen. Beide Erwärmungsperioden korrespondierten mit hohen Aussterberaten auf der Insel.
„Jeder lebte nicht nur glücklich, und dann boom, dieser Einfluss kam aus dem Nichts“, sagt Sierra Petersen. Sie ist Geochemikerin an der University of Michigan in Ann Arbor. Sie arbeitete auch an dieser Studie. Pflanzen und Tiere „standen bereits unter Stress und hatten keinen tollen Tag. Und dieser Aufprall passiert und schiebt sie über die Spitze „, sagt sie.
Beide katastrophalen Ereignisse trugen wesentlich zum Aussterben bei. „Entweder hätte man ein Aussterben verursacht“, sagt sie. „Aber ein solches Massensterben ist auf eine Kombination beider Ereignisse zurückzuführen“, schließt sie nun.
Nicht jeder stimmt zu.
Die Feststellung, dass einige Teile der Welt vor dem Einschlag von den Deccan-Eruptionen betroffen waren, reicht nicht aus, um zu zeigen, dass das Leben damals insgesamt gestresst war, sagt Joanna Morgan. Sie ist Geophysikerin am Imperial College London in England. Fossile Beweise in vielen Bereichen, sagt sie, deuten darauf hin, dass das Leben im Meer bis zum Einschlag blühte.
Aber vielleicht war Pech nicht der Grund, warum die Dinosaurier zwei verheerende Katastrophen gleichzeitig erlebten. Vielleicht hängen der Einschlag und der Vulkanismus zusammen, schlagen einige Forscher vor. Die Idee ist kein Versuch, Impact-Puristen und die Volcano-Anhänger dazu zu bringen, nett zu spielen. Vulkane brechen oft nach schweren Erdbeben aus. Dies geschah 1960. Der Cordón-Caulle-Ausbruch in Chile begann zwei Tage nach einem Beben der Stärke 9,5 in der Nähe. Die seismischen Schockwellen des Chicxulub-Einschlags erreichten möglicherweise noch höhere Werte – eine Magnitude von 10 oder mehr, sagt Renne.
Er und seine Kollegen haben die Intensität des Vulkanismus während der Zeit des Einschlags verfolgt. Die Eruptionen davor und danach dauerten 91.000 Jahre lang ununterbrochen an. Renne berichtete, dass im vergangenen April bei einem Treffen in Wien, Österreich der Europäischen Union für Geowissenschaften. Die Art der Eruptionen änderte sich jedoch innerhalb von 50.000 Jahren vor oder nach dem Einschlag. Die Menge des ausgebrochenen Materials stieg jährlich von 0,2 auf 0,6 Kubikkilometer (0,05 auf 0,14 Kubikmeilen). Etwas muss die vulkanischen Rohrleitungen verändert haben, sagt er.
Im Jahr 2015 skizzierten Renne und sein Team ihre Ein-Zwei-Aussterben-Hypothese in der Wissenschaft. Der Schock des Aufpralls brach das Gestein, das das Deccan-Magma umschloss, schlugen sie vor. Dadurch konnte sich das geschmolzene Gestein ausdehnen und möglicherweise Magmakammern vergrößern oder kombinieren. Gelöste Gase im Magma bildeten Blasen. Diese Blasen trieben das Material nach oben wie in einer geschüttelten Getränkedose.
Die Physik hinter dieser Aufprall-Vulkan-Kombination ist nicht fest, sagen Wissenschaftler auf beiden Seiten der Debatte. Dies gilt insbesondere, weil Deccan und die Einschlagstelle so weit voneinander entfernt waren. „Das ist alles Spekulation und vielleicht Wunschdenken“, sagt Keller von Princeton.
Sean Gulick ist ebenfalls nicht überzeugt. Er sagt, die Beweise seien nicht da. Er ist Geophysiker an der University of Texas in Austin. „Sie suchen nach einer anderen Erklärung, wenn es bereits eine offensichtliche gibt“, sagt er. „Der Impact hat es alleine geschafft.“
In den kommenden Monaten und Jahren könnten verbesserte Computersimulationen des Dinosaurier—Weltuntergangs — und laufende Studien von Chicxulub- und Deccan-Gesteinen – die Debatte weiter aufrütteln. Ein endgültiger Schuldspruch über einen der angeklagten Mörder wäre vorerst schwierig, prognostiziert Renne.
Beide Ereignisse verwüsteten den Planeten ungefähr zur gleichen Zeit auf ähnliche Weise. „Es ist nicht mehr einfach, zwischen den beiden zu unterscheiden“, sagt er. Zumindest vorerst bleibt der Fall des Dinosauriermörders ein ungelöstes Rätsel.