Von der Vulkan- zur Impaktor-Katastrophe

Als vor 66 Millionen Jahren ein mindestens zehn Kilometer großer Asteroid (eventuell auch Komet) teils auf der mexikanischen Halbinsel Yucatán und teils im Meer einschlug und mit dem Kraterinneren verdampfte, hatte der Impakt globale Folgen. Damals ereignete sich das bisher letzte Massenaussterben mit einer Auslöschungsrate von ungefähr 75 Prozent.
Beim Aufprall des mit 70.000 Stundenkilometer rasenden Geschosses wurde die Sprengkraft von über einer Milliarde Hiroshima-Atombomben freigesetzt. Würde das heutige Arsenal von Kernwaffen gezündet, wäre die freigesetzte Energiemenge schätzungsweise 2.000 Mal geringer. Es entstand ein circa 180 Kilometer breiter und etwa 20 Kilometer tiefer Krater. Das um die Einschlagstelle erzeugte Multi-Ring-Becken mit circa 240 Kilometer Durchmesser ist das größte noch halbwegs intakte Einschlagbecken der Erde.
Durch die beim Aufprall freigesetzte Energie wurde Granitgrundgestein über Sedimentgestein platziert. Die gigantische Schockwelle warf alle 1.000 bis 1.200 Kilometer entfernten Bäume zu Boden. Aus dem verdampften Wasser und dem geschmolzenen Kalkgestein entstand eine Trümmerwolke, die sich rund um die Erde ausbreitete. Vom Himmel regnete heißes Wasser mit glühenden Brocken, so dass die Vegetation brannte. Der durch den Aufprall entstandene Riesentsunami und die auf Grund seismischer Bodenerschütterungen mit der Stärke 10 bis 11 ausgelösten Wellenberge näherten sich den Küstenregionen mit bis zu 100 Meter Höhe.
Jahrzehntelang waren etliche Experten der Meinung, dass die als Dekkan Trapps bezeichneten Flutbasalt-Eruptionen in Indien das Massenaussterben am Ende der Kreide ausgelöst oder die Folgen des Impaktes verstärkt hätten. Damals flossen circa 500.000 Kubikkilometer Lava aus der Erde und bedeckten eine Fläche, die noch heute etwa 500.000 Quadratkilometer umfasst. Ursprünglich könnte das basaltische Fließverhalten eine 1,5 Millionen Quadratkilometer große Fläche bedeckt haben. Die dabei ausgetretenen Gase wie Kohlen- und Schwefeldioxid veränderten die Lebensbedingungen grundlegend. Die globale Erwärmung und das stark saure Milieu der Gewässer waren für viele Arten schädlich. Analysen von Bor-Isotopen in Fossilien zeigen, dass die Ozeane signifikant saurer waren.
Seit 2019 könnte der vulkanologische Erklärungsansatz des Massenaussterbens ad acta gelegt sein. Ein multinationales Forscherteam unter Leitung der Geologin Pincelli Hull von der Yale University überprüfte die Hypothese und kam auf Grund der Analyse von Bohrungen in Tiefseesedimenten aus dem Atlantik und Pazifik zum Ergebnis, dass ein größeres Entweichen von Treibhausgasen tatsächlich in der Frühphase der lang anhaltenden Eruptionen stattfand. Diese über 100.000 Jahre dauernde Warmphase war aber etwa 200.000 Jahre vor dem Impakt beendet. Indizien für ein Massenaussterben während der globalen Erwärmung enthielten die Bohrkerne nicht. Die von den Flutbasalten ausgelösten Veränderungen hatten einen geringen Artenschwund zur Folge. Vor dem Impakt war das Klima wieder kühler.
Extrem rasch änderten sich die Bedingungen ab dem Einschlag. Nun war die Flora und Fauna der oberen Kreide in den Bohrkernen größtenteils verschwunden. Es gab eine vermutlich nur wenige 10.000 Jahre dauernde Abkühlungsphase, während der auf der Erde lebenswidrige Bedingungen herrschten. Der beim Impakt in die Atmosphäre geschleuderte Gesteinsstaub, die verdampften Schwefelverbindungen sowie der Ruß und die Asche der heftigen Brände ließen das Licht und die Wärme der Sonnenstrahlung immer weniger passieren. Über Jahre war es tagsüber so hell wie heute in Vollmondnächten. Beim Impaktwinter mit regionalen Intensitätsschwankungen fiel die globale Jahresmitteltemperatur von etwa 18 Grad Celsius auf minus 7 Grad Celsius. Die Wasserzirkulation der Meere war gravierend gestört. Das Eis bedeckte zeitweise die bis zu 6-fache Fläche. Pflanzen starben wegen der unzureichenden Sonnenenergie für die Fotosynthese und Wasserbewohner mit Kalkausstattung auf Grund der Versauerung. Immer knapper wurde das Nahrungsangebot für die Tiere. Falls das Geschoss in der Nähe einer Erdöllagerstätte einschlug, was einige Experten für möglich halten, hätte die Aufprallhitze das Erdöl entzündet. Eine circa 1,5 Milliarden Tonnen schwere Rußmenge wäre zusätzlich bis in die Stratosphäre gelangt und hätte das Licht und die Wärme der Sonne weiter abgeschirmt.
Durch den gewaltigen Aufprall könnten die Dekkan-Ausbrüche sich jahrtausendelang erhöht haben. Die Bohrkerne liefern überraschenderweise aber kein Indiz für eine entsprechende Erwärmung. Vermutlich absorbierten die Meere das freigesetzte Kohlendioxid, so dass ein Einfluss des Treibhausgases ausblieb. Eventuell bauten freigesetzte Gase die Ozonschicht ab, wodurch die Lebewesen einer hohen UV-Strahlen-Dosis ausgesetzt waren. Bis alle Kreisläufe wieder im Gleichgewicht waren, dauerte es Hunderttausende bis Millionen von Jahren.
Bei einem BBC-Gespräch bestätigte der Paläoozeanograf und Klimaforscher Paul Wilson von der University of Southampton (UK) 2020, dass die Dekkan-Trapps das Massenaussterben nicht verursachten. Belege einer zeitlichen Koinzidenz fänden sich nicht in den Bohrkernen. Nach dem Impakt zeigen Bor-Isotope in Foraminiferen aus Tiefseesedimenten einen raschen pH-Abfall des Ozeanwassers. Zu diesem Zeitpunkt wirkte die Vulkanaktivität sich nicht mehr auf das Klima aus. Das Ende größerer Ausgasung lag deutlich erkennbar vor dem Impakt. Der Einschlag und die Auslöschung der Dinosaurier fanden zeitgleich statt. Der Gips mit hohem Schwefelanteil verdampfte und breitete sich in der Atmosphäre aus. Eine hartnäckige Wolke blockierte das Sonnenlicht jahrelang. Der ökologische Kollaps war unausweichlich.
Zum Kenntnisstand kommen ständig neue Forschungsergebnisse hinzu. Gemäß einer Studie von 2020 hatte besonders der Einschlagwinkel des Geschosses gravierende Folgen für die Lebenswelt. Er betrug laut 3D-Simulation von Experten um Gareth Collins vom Imperial College in London 45 bis 60 Grad. Bei dieser Neigung des aus Nordosten sich annähernden Impaktors wurden zwei bis drei Mal mehr Kohlendioxid, Schwefel, Wasserdampf und Gesteinstrümmer aus dem Krater in die Atmosphäre geschleudert als bei anderen Winkeln. So wäre ein senkrechter Einschlag weniger verheerend gewesen. Die gigantische Schwefelmenge bildete rasch eine die Sonnenstrahlen blockierende Aerosol-Wolke.
Ein internationales Expertenteam um David Kring vom Mond- und Planeteninstitut der Weltraumforschungsvereinigung der Universitäten der USA bohrte im Zentrum des Kraters bis zu 1.335 Meter in den Meeresboden, um die chemischen und thermischen Veränderungen der Erdkruste zu untersuchen. Aus dem Bohrkern war zu entnehmen, dass ein ausgedehntes hydrothermales System entstand, das etwa 140.000 Kubikkilometer der Erdkruste chemisch und mineralisch modifizierte. Das Volumen übertrifft die Yellowstone-Caldera um mehr als das 9-Fache. Das hydrothermale System aus zertrümmertem und aufgeschmolzenem Gestein und zirkulierendem Wasser war zunächst 300 bis 400 Grad Celsius heiß. Auf dem Spitzenring befand sich eine circa 300 Kilometer lange Kette von Heißwasserschloten. Zudem entstanden während der Abkühlung der Einschlagschmelze über den Kraterboden verstreute Schlitze. Die hydrothermale Aktivität bestand mindestens 150.000 (eventuell bis zu 500.000) Jahre lang.