Paläothermometer: Bestimmung der Temperatur des Chicxulub-Kraters!

Eine innovative Technik hat es ermöglicht, die Temperatur im Inneren des Chicxulub-Kraters zu bestimmen, kurz nach dem Einschlag des Asteroiden, der vor rund 66 Millionen Jahren 75 Prozent des Lebens auf der Erde ausgelöscht hat.

Asteroid Cratera
Der Asteroid, der vor etwa 66 Millionen Jahren auf der Erde einschlug, hat 75 Prozent des Lebens auf dem Planeten ausgelöscht. Der von diesem Einschlag hinterlassene Krater befindet sich nördlich der Halbinsel Yucatán in Mexiko.

Eine Gruppe von Forschern hat mit einem "Paläothermometer" die Temperatur des Kraters Chicxulub bestimmt, kurz nachdem der Asteroid, der die Dinosaurier tötete, ihn vor 66 Millionen Jahren geschaffen hatte. Sie haben die Geschichte dieses Moments, der den Planeten völlig verändert hat, noch einmal erlebt. Laut einer Studie, die am 11. Januar in der Zeitschrift PNAS Nexus veröffentlicht wurde, erreichten die im Inneren des Kraters gesammelten Gesteine am Ende der Kreidezeit, also vor 145 bis 66 Millionen Jahren, eine Temperatur von etwa 330 °C.

Der Einschlagskrater befindet sich im Norden der Halbinsel Yucatán, in der Nähe der Stadt Chicxulub, die ihm seinen Namen gab. Er wurde in den späten 1970er Jahren bei der Suche nach Ölvorkommen in der Gegend entdeckt, aber erst einige Jahre später mit diesem für den Planeten katastrophalen Ereignis in Verbindung gebracht.

Die neuen Forschungsergebnisse deuten auch darauf hin, dass der Einschlag des Asteroiden nicht so viel Kohlendioxid freigesetzt hat wie bisher angenommen, was die Sichtweise der Wissenschaftler auf das darauf folgende Massenaussterben verändern könnte, so Live Science. Der Chicxulub-Krater entstand, als ein 12 Kilometer breiter Weltraumfelsen mit einer Geschwindigkeit von rund 43.000 km/h auf die Erde aufschlug und ein 200 Kilometer breites Becken im heutigen Golf von Mexiko bildete.

Die heftigen Wellen des Tsunamis trugen dazu bei, dass sich der Krater in den Minuten und Stunden nach dem Einschlag größtenteils mit Sedimenten füllte, die dann unter Gesteinsschichten begraben wurden, die sich in den Millionen Jahren nach dem Einschlag ablagerten. Der Hauptautor der Studie, Pim Kaskes, Geologe an der Freien Universität Brüssel, erklärt: "Der Krater ist nicht einfach zu erreichen, aber andererseits sehr gut erhalten. Man muss nur die richtigen Gesteine und das richtige Material finden und die richtigen Techniken anwenden, um seine Geheimnisse zu lüften".

Die Chemie des Paläothermometers

Das Forscherteam untersuchte Proben, die 2016 in der Region des Gipfelrings im Zentrum des Kraters entnommen worden waren. Sie wendeten die gruppierte Karbonat-Isotopen-Thermometrie oder "Paläothermometrie" auf die Gesteine an. Diese Methode rekonstruiert alte Temperaturen, indem sie die Häufigkeit schwerer Kohlenstoff-13- und Sauerstoff-18-Isotopenbindungen in Karbonatmineralen ermittelt.

Die Temperatur, die durch den Einschlag des Asteroiden erzeugt wurde, hätte Tausende bis Zehntausende von Grad Celsius betragen, aber Kaskes sagte, dass sie sie nicht messen konnten, weil die Felsen wahrscheinlich verdampft waren. Sie konnten jedoch nach Temperaturen suchen, die in den Felsen kurz nach dem ersten Einschlag gemessen wurden. Diese Beobachtungen haben wichtige klimatische Auswirkungen auf das Massenaussterben in der Kreidezeit und im Paläogen, da die derzeitigen numerischen Modelle die Freisetzung von Kohlendioxid (CO₂) durch den Chicxulub-Einschlag wahrscheinlich überbewerten.

Der ermittelte Wert von 333 °C stammt von Gesteinen, die mehr als 700 Meter unter dem Meeresboden gesammelt wurden. Nach dem Einschlag des Asteroiden waren diese Gesteine viel heißer als die maximale Temperatur des Ozeans am Ende der Kreidezeit, etwa 35,5 °C, und als die Forscher aufgrund der Verschüttung und der bekannten hydrothermalen Aktivität unter dem Krater erwarten würden, nämlich zwischen 50 und 200 °C, was darauf hindeutet, dass etwas anderes vor sich ging. "Wenn man Temperaturen über diesem Bereich hat und die Isotopenwerte außerhalb der bekannten hydrothermalen Werte liegen, ist es wahrscheinlich, dass ein anderer Prozess im Spiel war", so Kaskes.

Es wurde weniger CO₂ freigesetzt als bisher angenommen

Der zweite beteiligte Prozess könnte eine thermische Dekarbonisierung und eine schnelle Umkehrreaktion gewesen sein, bei der das hochreaktive Kalziumoxid mit dem aus dem verdampften Gestein freigesetzten Kohlendioxid rekombiniert und neue Kalziumkarbonatkristalle bildet, so Kaskes und sein Team. Wenn dies der Fall ist, gelangte weniger Kohlendioxid in die Atmosphäre, als nach dem Einschlag des Asteroiden angenommen wurde, da eine große Menge schnell wieder zur Herstellung von Kalziumkarbonat verwendet wurde.

Struktur des Kraters
Lage des Kraters Chicxulub und vertikaler Schnitt durch seine Struktur. Bild: PNAS Nexus.

Diese Beweise deuten darauf hin, dass weniger Kohlendioxid in der Atmosphäre die globale Erwärmung und die Versauerung der Ozeane während des anschließenden Massenaussterbens, das 75 Prozent aller Arten, einschließlich der nicht-aviatischen Dinosaurier, auslöschte, verringert haben könnte, obwohl die Forscher noch darüber streiten, wie sich das Klima am Ende der Kreidezeit veränderte, wie Live Science berichtet.

Das in der neuen Forschung verwendete "Paläothermometer" wirft ein Licht auf Ereignisse, die vor 66 Millionen Jahren stattgefunden haben. Es kann auch auf andere Einschlagskrater auf der ganzen Welt angewandt werden und eröffnet die Möglichkeit, mehr über Asteroideneinschläge zu erfahren. Die genaue Kenntnis der Funktionsweise dieser Prozesse ist entscheidend für das Verständnis der Geschichte unseres Planeten und unserer Spezies. Es ist aber auch ein Beweis dafür, dass wir den Kräften des Universums viel stärker ausgeliefert sind, als uns bewusst ist.