Chicxulub-Krater
| Struktur des Chicxulub-Einschlags | |
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| Einschlagskrater/Struktur | |
|---|---|
| Gewissheit | Bestätigt |
| Durchmesser | 180 km (110 mi) |
| Tiefe | 20 km (12 mi) |
| Durchmesser des Impaktors | 10 km (6.2 mi) |
| Alter | 66,043 ± 0,043 Ma Kreide-Paleogen-Grenze |
| Freigelegt | Keine |
| Gebohrt | Ja |
| Boliden-Typ | Kohlenstoffhaltiger Chondrit vom Typ CM oder CR |
| Standort | |
| Koordinaten | 21°24′0″N 89°31′0″W / 21.40000°N 89.51667°WKoordinaten: 21°24′0″N 89°31′0″W / 21.40000°N 89.51667°W |
| Land | Mexiko |
| Staat | Yucatán |
  Chicxulub-Krater Lage des Chicxulub-Kraters  Chicxulub-Krater Chicxulub-Krater (Mexiko) | |
Der Chicxulub-Krater (IPA: [tʃikʃuˈlub]) ist ein Einschlagskrater, der unter der Halbinsel Yucatán in Mexiko liegt. Sein Zentrum liegt vor der Küste in der Nähe der Gemeinden Chicxulub Puerto und Chicxulub Pueblo, nach denen der Krater benannt ist. Er entstand, als ein großer Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 10 Kilometern auf der Erde einschlug. Der Krater hat einen geschätzten Durchmesser von 180 Kilometern (110 Meilen) und ist 20 Kilometer (12 Meilen) tief. Er ist eine der größten bestätigten Einschlagstrukturen auf der Erde und die einzige, deren Gipfelring intakt und für die wissenschaftliche Forschung direkt zugänglich ist. ⓘ
Entdeckt wurde der Krater von Antonio Camargo und Glen Penfield, Geophysikern, die in den späten 1970er Jahren auf der Halbinsel Yucatán nach Erdöl gesucht hatten. Penfield konnte zunächst nicht nachweisen, dass es sich bei dem geologischen Merkmal um einen Krater handelte, und gab seine Suche auf. Später, durch den Kontakt mit Alan R. Hildebrand im Jahr 1990, erhielt Penfield Proben, die darauf hindeuteten, dass es sich um eine Einschlagstelle handelte. Zu den Beweisen für den Ursprung des Kraters gehören geschockter Quarz, eine Schwerkraftanomalie und Tektite in den umliegenden Gebieten. ⓘ
Das Datum des Einschlags fällt mit der Kreide-Paleogen-Grenze (allgemein bekannt als K-Pg- oder K-T-Grenze) vor etwas mehr als 66 Millionen Jahren zusammen, und es ist heute allgemein anerkannt, dass die Verwüstung und die Klimastörung durch den Einschlag die Ursache für das Kreide-Paleogen-Aussterben war, ein Massenaussterben, bei dem 75 % der Pflanzen- und Tierarten auf der Erde ausstarben, einschließlich aller nicht-avischen Dinosaurier. ⓘ
Koordinaten: 21° 18′ N, 89° 36′ W
Entdeckung
In den späten 1970er Jahren stellten der Geologe Walter Alvarez und sein Vater, der Nobelpreisträger Luis Walter Alvarez, die Theorie auf, dass das Aussterben der Kreidezeit und des Paläogens durch einen Einschlag verursacht wurde. Der Hauptbeweis für einen solchen Einschlag war in einer dünnen Tonschicht an der K-Pg-Grenze in Gubbio, Italien, enthalten. Die Alvarezes und ihre Kollegen berichteten, dass diese Schicht eine ungewöhnlich hohe Konzentration von Iridium enthielt, einem chemischen Element, das auf der Erde selten, aber in Asteroiden häufig vorkommt. Die Iridiumkonzentration in dieser Schicht war bis zu 160 Mal höher als die Hintergrundkonzentration. Es wurde vermutet, dass das Iridium in die Atmosphäre gelangte, als der Einschlagkörper verdampfte und sich auf der Erdoberfläche zwischen anderem Material absetzte, das durch den Einschlag aufgewirbelt wurde, wodurch die mit Iridium angereicherte Tonschicht entstand. Damals war man sich noch nicht einig, was die Ursache für das Aussterben der Kreidezeit und des Paläogens und für die Grenzschicht war, wobei es Theorien über eine nahe Supernova, Klimaveränderungen oder eine geomagnetische Umkehrung gab. Die Einschlagshypothese der Alvarezes wurde von vielen Paläontologen abgelehnt, die der Meinung waren, dass das Fehlen von Fossilien, die in der Nähe der K-Pg-Grenze gefunden wurden - das "Drei-Meter-Problem" - auf ein allmähliches Aussterben der fossilen Arten hindeutete. ⓘ
Zusammen mit Frank Asaro und Helen Michel von der University of California, Berkeley, veröffentlichten die Alvarezes im Juni 1980 in der Zeitschrift Science ihre Arbeit über die Iridium-Anomalie. Ihrem Artikel folgten weitere Berichte über ähnliche Iridiumspitzen an der K-Pg-Grenze auf der ganzen Welt und lösten ein breites Interesse an der Ursache des K-Pg-Aussterbens aus; in den 1980er Jahren wurden über 2 000 Artikel zu diesem Thema veröffentlicht. Es waren keine Einschlagskrater bekannt, die das richtige Alter und die richtige Größe aufwiesen, was die Suche nach einem geeigneten Kandidaten auslöste. Lee Hunt und Lee Silver erkannten den Umfang der Arbeit und organisierten 1981 in Snowbird, Utah, ein interdisziplinäres Treffen. Ohne dass die Teilnehmer davon wussten, wurden in derselben Woche Beweise für genau den gesuchten Krater präsentiert, die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft weitgehend übersehen werden sollten. ⓘ
Jahre zuvor, 1978, arbeiteten die Geophysiker Glen Penfield und Antonio Camargo für die staatliche mexikanische Ölgesellschaft Petróleos Mexicanos (Pemex) im Rahmen einer luftgestützten magnetischen Untersuchung des Golfs von Mexiko nördlich der Halbinsel Yucatán. Penfields Aufgabe war es, anhand geophysikalischer Daten mögliche Standorte für Ölbohrungen zu erkunden. In den magnetischen Offshore-Daten stellte Penfield Anomalien fest, deren Tiefe er schätzte und kartierte. Anschließend beschaffte er sich an Land Schwerkraftdaten aus den 1940er Jahren. Beim Vergleich der Schwerkraftkarten und der magnetischen Anomalien beschrieb Penfield ein flaches "Bullauge" mit einem Durchmesser von 180 km, das in der ansonsten unmagnetischen und gleichförmigen Umgebung auftauchte - für ihn ein klarer Beweis für eine Einschlagstelle. Ein Jahrzehnt zuvor hatte der Bauunternehmer Robert Baltosser auf der gleichen Karte einen Krater entdeckt, aber die Unternehmenspolitik von Pemex hinderte ihn daran, seine Schlussfolgerung zu veröffentlichen. ⓘ
Penfield legte seine Ergebnisse Pemex vor, das die Krater-Theorie ablehnte und sich stattdessen auf Ergebnisse stützte, die das Merkmal auf vulkanische Aktivitäten zurückführten. Pemex untersagte die Veröffentlichung bestimmter Daten, erlaubte Penfield und Camargo jedoch, die Ergebnisse auf der Konferenz der Society of Exploration Geophysicists 1981 zu präsentieren. Die diesjährige Konferenz war nicht sehr gut besucht und ihr Bericht fand kaum Beachtung, da viele Experten für Einschlagskrater und die K-Pg-Grenze stattdessen an der Snowbird-Konferenz teilnahmen. Carlos Byars, ein Journalist des Houston Chronicle, der mit Penfield vertraut war und die gravitativen und magnetischen Daten selbst gesehen hatte, schrieb einen Artikel über Penfields und Camargos Behauptung, aber die Nachricht wurde nicht weit verbreitet. ⓘ
Obwohl Penfield über zahlreiche geophysikalische Datensätze verfügte, hatte er keine Gesteinskerne oder andere physische Beweise für einen Einschlag. Er wusste, dass Pemex in der Region Erkundungsbohrungen durchgeführt hatte. Im Jahr 1951 bohrte man in einer Tiefe von etwa 1,3 Kilometern (4.300 Fuß) in eine dicke Andesitschicht. Diese Schicht könnte durch die intensive Hitze und den Druck eines Erdstoßes entstanden sein, wurde aber zum Zeitpunkt der Bohrungen als Lavakuppel abgetan - ein Merkmal, das für die Geologie der Region untypisch ist. Penfield wurde von William C. Phinney, dem Kurator für Mondgestein am Johnson Space Center, ermutigt, diese Proben zu finden, um seine Theorie zu beweisen. Penfield versuchte, Proben vor Ort zu sichern, aber man sagte ihm, sie seien verloren gegangen oder zerstört worden. Als sich die Versuche, zu den Bohrstellen zurückzukehren, um nach bestätigenden Gesteinen zu suchen, als fruchtlos erwiesen, gab Penfield seine Suche auf, veröffentlichte seine Ergebnisse und kehrte zu seiner Arbeit bei Pemex zurück. Als Penfield den Science-Artikel von 1980 sah, schrieb er Walter Alvarez wegen der Struktur in Yucatán, erhielt aber keine Antwort. ⓘ
Alvarez und andere Wissenschaftler setzten ihre Suche nach dem Krater fort, obwohl sie in den Ozeanen suchten, weil eine falsche Analyse von Glaskugeln aus der K-Pg-Grenze darauf hindeutete, dass der Impaktor in offenen Gewässern gelandet war. In Unkenntnis von Penfields Entdeckung suchten der Doktorand Alan R. Hildebrand von der University of Arizona und der Fakultätsberater William V. Boynton nach einem Krater in der Nähe des Brazos River in Texas. Sie fanden grünlich-braunen Ton mit überschüssigem Iridium, der geschockte Quarzkörner und kleine verwitterte Glasperlen enthielt, die wie Tektite aussahen. Es gab auch dicke, durcheinander geworfene Ablagerungen von groben Gesteinsfragmenten, von denen man annimmt, dass sie durch einen Einschlag von einem Ort weggeschwemmt und anderswo abgelagert wurden. Solche Ablagerungen kommen an vielen Orten vor, scheinen sich aber im karibischen Becken an der K-Pg-Grenze zu konzentrieren. Als der haitianische Professor Florentine Morás auf Haiti etwas entdeckte, das er für einen alten Vulkan hielt, schlug Hildebrand vor, dass es sich um ein verräterisches Merkmal eines nahe gelegenen Einschlags handeln könnte. Tests von Proben, die an der K-Pg-Grenze entnommen wurden, ergaben weitere Tektit-Gläser, die nur in der Hitze von Asteroideneinschlägen und hochenergetischen Nukleardetonationen entstehen. ⓘ
Im Jahr 1990 erzählte Carlos Byars Hildebrand von Penfields früherer Entdeckung eines möglichen Einschlagskraters. Hildebrand setzte sich mit Penfield in Verbindung, und die beiden sicherten sich bald zwei Bohrproben aus den Pemex-Bohrungen, die jahrzehntelang in New Orleans gelagert worden waren. Hildebrands Team untersuchte die Proben, die eindeutig schockmetamorphes Material zeigten. Ein kalifornisches Forscherteam entdeckte bei der Auswertung von Satellitenbildern einen Cenotenring um die Stadt Chicxulub Puerto, der mit dem von Penfield gesehenen Ring übereinstimmte. Man nahm an, dass die Cenoten durch die Absenkung der bolidgeschwächten Lithostratigraphie um den Einschlagskrater herum verursacht wurden. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Krater 300 km breit ist und dass der 180 km breite Ring eine innere Wand des Kraters darstellt. Hildebrand, Penfield, Boynton, Camargo und andere veröffentlichten ihre Arbeit zur Identifizierung des Kraters im Jahr 1991. Der Krater wurde nach der nahe gelegenen Stadt Chicxulub benannt. Penfield erinnerte sich auch daran, dass ein Teil der Motivation für den Namen darin bestand, "den Akademikern und NASA-Neinsagern die Aussprache zu erschweren", nachdem sie jahrelang seine Existenz abgelehnt hatten. ⓘ
Im März 2010 überprüften einundvierzig Experten aus vielen Ländern die verfügbaren Beweise: Daten aus zwanzig Jahren, die eine Vielzahl von Bereichen abdecken. Sie kamen zu dem Schluss, dass der Einschlag in Chicxulub das Massenaussterben an der K-Pg-Grenze ausgelöst hat. Andersdenkende, vor allem Gerta Keller von der Princeton University, haben einen anderen Schuldigen vorgeschlagen: den Ausbruch der Dekkan-Fallen auf dem heutigen indischen Subkontinent. Diese Periode intensiven Vulkanismus fand vor und nach dem Chicxulub-Einschlag statt; abweichende Studien argumentieren, dass der größte Teil der vulkanischen Aktivität vor dem Einschlag stattfand und die Rolle der Dekkan-Fallen stattdessen die Evolution der überlebenden Arten nach dem Einschlag prägte. Eine Studie aus dem Jahr 2013 verglich Isotope in Einschlagglas vom Chicxulub-Einschlag mit Isotopen in Asche von der K-Pg-Grenze und kam zu dem Schluss, dass die Datierung innerhalb des experimentellen Fehlers fast genau gleich war. ⓘ
Die Entdeckungsgeschichte des Chicxulub-Kraters begann in den 1940er-Jahren, als Geophysiker der staatlichen mexikanischen Erdölgesellschaft PEMEX während einer flugzeuggestützten Sondierung im Gebiet von Mérida eine ungewöhnliche gravitative und magnetische Anomalie feststellten. In der Hoffnung, auf eine Erdöllagerstätte zu stoßen, führte man in den 1950er-Jahren mehrere Bohrungen durch, die zwar kein Erdöl, aber für die Yucatán-Plattform untypische, Andesit-ähnliche Gesteine zu Tage förderten. Da die meisten Geologen mit dem Phänomen von Einschlagkratern zu jener Zeit nicht vertraut waren, wurde in der ersten international zugänglichen Bestandsaufnahme von López Ramos (1975) die Untergrundstruktur als Vulkan gedeutet, der in die Sedimentgesteine der Kreide eingedrungen sei. Die Geophysiker Penfield und Camargo äußerten 1981 auf einem geophysikalischen Kongress erstmals die Vermutung, es könnte sich hierbei um einen Meteoritenkrater handeln. Ihre Idee fand jedoch vorerst wenig Resonanz. ⓘ
Besonderheiten des Einschlags
Eine 2013 in Science veröffentlichte Studie schätzte das Alter des Einschlags auf 66 043 000 ± 11 000 Jahre (± 43 000 Jahre unter Berücksichtigung des systematischen Fehlers) und stützte sich dabei auf mehrere Beweise, darunter Argon-Argon-Datierungen von Tektiten aus Haiti und Bentonithorizonten, die den Einschlagshorizont im Nordosten von Montana (USA) überlagern. Dieses Datum wurde durch eine Studie aus dem Jahr 2015 gestützt, die auf der Argon-Argon-Datierung von Tephra basierte, die in Braunkohlebetten in der Hell-Creek-Formation und der darüber liegenden Fort-Union-Formation im Nordosten von Montana gefunden wurde. Eine Studie aus dem Jahr 2018, die sich auf die Argon-Argon-Datierung von Kugeln von der Gorgonilla-Insel in Kolumbien stützt, kam zu einem leicht abweichenden Ergebnis von vor 66.051.000 ± 31.000 Jahren. Anhand der jährlichen Isotopenkurven in Stör- und Löffelstörknochen, die in einer Sedimenteinheit mit Auswurfmaterial am Standort Tanis im südwestlichen North Dakota gefunden wurden, wurde der Einschlag in den Frühling oder den späten Frühling oder Sommer der nördlichen Hemisphäre gelegt. Es wird angenommen, dass sich diese Sedimenteinheit innerhalb von Stunden nach dem Einschlag gebildet hat. Eine Studie aus dem Jahr 2020 kam zu dem Schluss, dass der Chicxulub-Krater durch einen schrägen (45-60° zur Horizontalen) Einschlag von Nordosten her entstanden ist. Zum Zeitpunkt des Einschlags befand sich an der Stelle des Kraters eine marine Karbonatplattform. Die Wassertiefe an der Einschlagstelle schwankte zwischen 100 m am westlichen Rand des Kraters und über 1 200 m am nordöstlichen Rand. Das Gestein am Meeresboden bestand aus einer 3 km mächtigen Abfolge von Meeressedimenten aus der Jura-Kreidezeit. Es handelte sich überwiegend um Karbonatgestein, darunter Dolomit (35-40 % der gesamten Abfolge) und Kalkstein (25-30 %), sowie Evaporite (Anhydrit 25-30 %) und geringe Mengen an Schiefer und Sandstein (3-4 %), die von einer etwa 35 km langen kontinentalen Kruste überlagert wurden, die aus kristallinem Eruptivgestein einschließlich Granit bestand. ⓘ
Es besteht ein breiter Konsens darüber, dass der Chicxulub-Impaktor kein Komet, sondern ein Asteroid mit einer kohlenstoffhaltigen Chondritenzusammensetzung war. 1998 wurde ein 2,5 Millimeter großer Meteorit aus dem Nordpazifik beschrieben, der aus Sedimenten an der Kreide-Paläogen-Grenze stammte; es wurde vermutet, dass er ein Fragment des Chicxulub-Impaktors darstellt. Die Analyse ergab, dass er am besten den Kriterien der CV-, CO- und CR-Gruppen von kohlenstoffhaltigen Chondriten entsprach. In einer Veröffentlichung aus dem Jahr 2021 wurde aufgrund geochemischer Nachweise, wie dem Überschuss des Chromisotops 54Cr und dem Verhältnis der Platingruppenmetalle in den marinen Impaktschichten, angenommen, dass es sich bei dem Impaktor entweder um einen kohlenstoffhaltigen Chondriten vom Typ CM oder CR handelt. Der Impaktor hatte einen Durchmesser von etwa 10 Kilometern (6,2 Meilen) - groß genug, dass er, wenn er auf Meereshöhe aufgeschlagen wäre, höher als der Mount Everest gewesen wäre. ⓘ
Auswirkungen
Die Geschwindigkeit des Impaktors wurde auf 20 Kilometer pro Sekunde (12 mi/s) geschätzt. Die kinetische Energie des Einschlags wurde auf 100 Teratonnen TNT geschätzt, mehr als das 4,5-Milliardenfache der Energie der Atombombe, die auf Hiroshima, Japan, abgeworfen wurde. Der Einschlag verursachte in der Nähe des Explosionszentrums Winde von über 1.000 Kilometern pro Stunde (620 mph) und schuf einen vorübergehenden Hohlraum von 100 Kilometern Breite und 30 Kilometern Tiefe, der später zusammenbrach. Dadurch bildete sich ein Krater, der größtenteils unter dem Meer lag und im 21. Jahrhundert mit 600 Metern Sediment bedeckt war. Der Einschlag, die Ausdehnung des Wassers nach dem Füllen des Kraters und die damit verbundene seismische Aktivität führten zu Megatsunamis von über 100 Metern Höhe, wobei eine Simulation nahelegt, dass die unmittelbaren Wellen des Einschlags bis zu 1,5 Kilometer hoch gewesen sein könnten. Die Wellen rissen den Meeresboden auf und hinterließen unter dem heutigen Louisiana Wellen mit einer durchschnittlichen Wellenlänge von 600 Metern und einer durchschnittlichen Wellenhöhe von 16 Metern - die größten dokumentierten Wellen. Material, das durch die nachfolgenden Erdbeben und die Wellen verschoben wurde, reichte bis in die heutigen Bundesstaaten Texas und Florida und hat möglicherweise Sedimente in einer Entfernung von bis zu 6.000 Kilometern von der Einschlagstelle aufgewirbelt. Der Einschlag löste an der Einschlagstelle ein seismisches Ereignis mit einer geschätzten Stärke von 9-11 Mw aus. ⓘ
Eine Wolke aus heißem Staub, Asche und Dampf hätte sich aus dem Krater ausgebreitet, wobei bis zu 25 Billionen Tonnen ausgehobenes Material durch die Explosion in die Atmosphäre geschleudert worden wären. Ein Teil dieses Materials entkam aus der Umlaufbahn und verteilte sich im Sonnensystem, während ein anderer Teil auf die Erde zurückfiel und beim Wiedereintritt glühend heiß wurde. Das Gestein erhitzte die Erdoberfläche und entfachte Waldbrände, die schätzungsweise 70 % der Wälder des Planeten einhüllten. Die Verwüstung der Lebewesen war selbst in Hunderten von Kilometern Entfernung immens, und ein Großteil des heutigen Mexikos und der Vereinigten Staaten wäre verwüstet worden. Fossile Beweise für ein sofortiges Aussterben verschiedenster Tiere wurden in einer nur 10 cm dicken Bodenschicht in New Jersey gefunden, 2 500 km von der Einschlagstelle entfernt, was darauf hindeutet, dass der Tod und die Verschüttung unter Trümmern plötzlich und schnell über weite Entfernungen an Land eintrat. Feldforschungen in der Hell Creek Formation in North Dakota, die 2019 veröffentlicht werden, zeigen das gleichzeitige Massenaussterben unzähliger Arten in Kombination mit geologischen und atmosphärischen Merkmalen, die mit dem Einschlagsereignis übereinstimmen. ⓘ
Aufgrund der relativ geringen Wassertiefe enthielt das verdampfte Gestein schwefelhaltigen Gips aus dem unteren Teil der Kreidezeit, der in die Atmosphäre gelangte. Diese globale Ausbreitung von Staub und Sulfaten hätte zu einer plötzlichen und katastrophalen Auswirkung auf das weltweite Klima geführt, was einen starken Temperaturabfall und eine Zerstörung der Nahrungskette zur Folge gehabt hätte. Die Forscher erklärten, dass der Einschlag eine Umweltkatastrophe verursachte, die das Leben auslöschte, aber auch ein riesiges unterirdisches Hydrothermalsystem entstehen ließ, das zu einer Oase für die Wiederherstellung des Lebens wurde. Forscher, die seismische Aufnahmen des Kraters aus dem Jahr 2008 verwendeten, stellten fest, dass der Impaktor in tieferem Wasser landete als bisher angenommen, was zu einer Zunahme von Sulfataerosolen in der Atmosphäre geführt haben könnte, da mehr Wasserdampf zur Reaktion mit dem verdampften Anhydrit zur Verfügung stand. Dies könnte die Auswirkungen durch die Abkühlung des Klimas und die Erzeugung von saurem Regen noch verschlimmern. ⓘ
Die Emission von Staub und Partikeln könnte die gesamte Erdoberfläche für mehrere Jahre, möglicherweise ein Jahrzehnt, bedeckt haben und eine raue Umgebung für Lebewesen geschaffen haben. Die durch die Zerstörung des Karbonatgesteins verursachte Produktion von Kohlendioxid hätte zu einem plötzlichen Treibhauseffekt geführt. Über ein Jahrzehnt oder länger wäre das Sonnenlicht durch die Staubpartikel in der Atmosphäre daran gehindert worden, die Erdoberfläche zu erreichen, was zu einer drastischen Abkühlung der Oberfläche geführt hätte. Auch die Photosynthese der Pflanzen wäre unterbrochen worden, was sich auf die gesamte Nahrungskette ausgewirkt hätte. Ein von Lomax et al. (2001) entwickeltes Modell des Ereignisses deutet darauf hin, dass die Nettoprimärproduktivität aufgrund der hohen Kohlendioxidkonzentration langfristig auf ein höheres Niveau als vor dem Einschlag gestiegen sein könnte. ⓘ
Eine langfristige lokale Auswirkung des Einschlags war die Entstehung des Yucatán-Sedimentbeckens, das "letztlich günstige Bedingungen für die menschliche Besiedlung in einer Region mit wenig Oberflächenwasser schuf". ⓘ
Untersuchungen nach der Entdeckung
Geophysikalische Daten
Seit der Entdeckung des Kraters wurden zwei seismische Reflexionsdaten über den küstennahen Teilen des Kraters erfasst. Es wurden auch ältere seismische 2D-Datensätze verwendet, die ursprünglich für die Kohlenwasserstoffexploration gewonnen wurden. Ein Satz von drei 2D-Linien mit langer Aufzeichnung wurde im Oktober 1996 von der BIRPS-Gruppe mit einer Gesamtlänge von 650 Kilometern erfasst. Die längste der Linien, Chicx-A, wurde parallel zur Küste verlegt, während Chicx-B und Chicx-C in NW-SE bzw. SSW-NNE verlegt wurden. Zusätzlich zu den herkömmlichen seismischen Reflexionsaufnahmen wurden Daten an Land aufgezeichnet, um Weitwinkel-Refraktionsaufnahmen zu ermöglichen. ⓘ
Im Jahr 2005 wurde eine weitere Reihe von Profilen aufgenommen, wodurch sich die Gesamtlänge der seismischen 2D-Tiefenbohrungsdaten auf 2.470 Kilometer erhöhte. Bei dieser Untersuchung wurden auch Seismometer am Meeresboden und Landstationen eingesetzt, um eine 3D-Laufzeitinversion zu ermöglichen, die das Verständnis der Geschwindigkeitsstruktur des Kraters verbessert. Die Daten konzentrierten sich auf den interpretierten Offshore-Gipfelring, um mögliche Bohrstellen zu ermitteln. Gleichzeitig wurden Schwerefelddaten entlang von 7.638 Kilometern Profilen erfasst. Die Datenerfassung wurde von der National Science Foundation (NSF) und dem Natural Environment Research Council (NERC) mit logistischer Unterstützung durch die Nationale Autonome Universität von Mexiko (UNAM) und das Centro de Investigación Cientifícas de Yucatán (CICY - Zentrum für wissenschaftliche Untersuchungen in Yucatán) finanziert. ⓘ
Bohrungen
Die einzige Möglichkeit, die Impaktite des Chicxulub-Kraters direkt zu analysieren, sind technisch aufwändige und teure Bohrungen. Die in den 1950er- und 1960er-Jahren durchgeführten Bohrprojekte reichten zwar teilweise bis in 3500 Meter Tiefe, besitzen jedoch nur geringe geologische Relevanz, da sie zum Auffinden von Erdöllagerstätten konzipiert waren. Zudem gelten die meisten der damals sporadisch entnommenen Proben als verschollen. Daher initiierte die UNAM 1996 ein Flachbohrprogramm im Bundesstaat Yucatán, wobei aufgrund der geringen Bohrtiefe von maximal 800 Metern nur Impaktite der Auswurfmassen von außerhalb des eigentlichen Kraterbereichs geborgen wurden. Die Aussichten, mit einer Bohrung Bruchstücke des Impaktors zu finden, sind allerdings extrem gering, da dieser im Moment des Einschlags durch die enorme Energiefreisetzung nahezu restlos verdampfte. ⓘ
In einem Kooperationsprojekt unter Leitung des Internationalen Kontinentalen Tiefbohrprogramms am GeoForschungsZentrum Potsdam wurde 2002 das so genannte Chicxulub Scientific Drilling Project bei Yaxcopoil, südlich von Mérida, durchgeführt. Die Kernbohrung Yaxcopoil-1 erreichte eine Tiefe von 1511 Metern und förderte einen nahezu vollständigen Bohrkern von känozoischen Sedimentgesteinen (0–795 m), verschiedene Lagen von Impaktiten innerhalb des Kraters (794–896 m) sowie eine Sequenz von Gesteinsschichten aus der Oberkreide, die vermutlich von einem in den Krater gerutschten Megablock des Untergrundes stammt (896–1511 m). Mehrere Forschergruppen untersuchten danach die gut erhaltenen Impaktite unter mehreren Aspekten. Erste Ergebnisse wurden 2004 in einem Sonderband der Fachzeitschrift Meteoritics & Planetary Science veröffentlicht. Auf der Grundlage der bisher erzielten geophysikalischen Resultate wurden weitere Tiefbohrungen im Chicxulub-Krater für 2016 geplant. Erste Resultate dieser erneuten Bohrung, die bis 1335 Meter unter den Meeresboden reichte, wurden im Januar 2018 vorgestellt. ⓘ
Intermittierende Kernproben aus den von Pemex auf der Halbinsel Yucatán gebohrten Bohrlöchern zur Kohlenwasserstoffexploration haben einige nützliche Daten geliefert. Die UNAM führte 1995 eine Reihe von acht Bohrungen mit Vollkern durch, von denen drei tief genug in die Ejekta-Ablagerungen außerhalb des Hauptkraterrandes eindrangen (UNAM-5, 6 und 7). In den Jahren 2001-2002 wurde in der Nähe der Hacienda Yaxcopoil ein wissenschaftliches Bohrloch mit der Bezeichnung Yaxcopoil-1 (oder allgemeiner Yax-1) bis in eine Tiefe von 1.511 Metern unter der Oberfläche gebohrt, und zwar im Rahmen des internationalen kontinentalen wissenschaftlichen Bohrprogramms. Das Bohrloch wurde durchgängig gebohrt und durchquerte 100 Meter (330 ft) Impaktit. Drei vollständig verrohrte Bohrungen wurden auch von der Comisión Federal de Electricidad (Bundeskommission für Elektrizität) mit der UNAM niedergebracht. Eine davon (BEV-4) war tief genug, um die Auswurfablagerungen zu erreichen. ⓘ
Im Jahr 2016 gewann ein gemeinsames Team aus dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten mit der Bohrung M0077A, die Teil der Expedition 364 des International Ocean Discovery Program war, die ersten Offshore-Kernproben aus dem Gipfelring in der zentralen Zone des Kraters. Das Bohrloch reichte bis 1.335 Meter unter den Meeresboden. ⓘ
Morphologie
Die Form und Struktur (Morphologie) des Chicxulub-Kraters ist hauptsächlich aus geophysikalischen Daten bekannt. Er weist eine klar definierte konzentrische Multi-Ring-Struktur auf. Der äußerste Ring wurde anhand seismischer Reflexionsdaten identifiziert. Er ist bis zu 130 Kilometer vom Kraterzentrum entfernt und besteht aus einem Ring normaler Verwerfungen, die zum Kraterzentrum hin abfallen und die äußere Grenze der signifikanten Krustenverformung markieren. Dies macht ihn zu einer der drei größten Einschlagstrukturen der Erde. Der nächste Ring im Zentrum ist der Hauptkraterrand, der auch als "innerer Rand" bezeichnet wird und mit einem Ring von Cenoten an der Küste und einer großen kreisförmigen Bouguer-Schweregradanomalie korreliert. Dieser hat einen Radius, der zwischen 70 und 85 Kilometern variiert. Die nächste Ringstruktur, die sich nach innen bewegt, ist der Spitzenring. Das Gebiet zwischen dem inneren Rand und dem Gipfelring wird als "Terrassenzone" bezeichnet und ist durch eine Reihe von Verwerfungsblöcken gekennzeichnet, die durch normale, zum Kraterzentrum hin abfallende Verwerfungen definiert sind und manchmal auch als "Slump-Blöcke" bezeichnet werden. Der Gipfelring hat einen Durchmesser von etwa 80 km und eine unterschiedliche Höhe, die im Westen und Nordwesten zwischen 400 und 600 m und im Norden, Nordosten und Osten zwischen 200 und 300 m über dem Kraterboden liegt. Der zentrale Teil des Kraters liegt über einer Zone, in der der Erdmantel angehoben wurde, so dass die Moho im Vergleich zu regionalen Werten um etwa 1 bis 2 Kilometer flacher ist. ⓘ
Die Ringstrukturen sind im Süden, Westen und Nordwesten am stärksten ausgeprägt und werden im Norden und Nordosten der Struktur immer undeutlicher. Man nimmt an, dass dies auf die unterschiedliche Wassertiefe zum Zeitpunkt des Einschlags zurückzuführen ist, wobei die Ringe in den Gebieten mit einer Wassertiefe von deutlich über 100 Metern weniger gut ausgeprägt sind. ⓘ
Geologie
Geologie vor dem Einschlag
Vor dem Einschlag bestand die Geologie des Gebiets von Yucatán, das manchmal auch als "Zielgestein" bezeichnet wird, aus einer Abfolge von hauptsächlich kreidezeitlichen Kalksteinen, die rote Schichten ungewissen Alters über einer Diskordanz mit dem überwiegend granitischen Grundgebirge überlagern. Das Grundgebirge ist Teil des Maya-Blocks, und Informationen über seine Beschaffenheit und sein Alter im Gebiet von Yucatán stammen bisher nur aus Bohrergebnissen rund um den Chicxulub-Krater und aus der Analyse von Grundgebirgsmaterial, das als Teil der Ejekta an weiter entfernten Stellen der K-Pg-Grenze gefunden wurde. Der Maya-Block gehört zu einer Gruppe von Krustenblöcken, die sich am Rande des Kontinents Gondwana befinden. Das Zirkonalter deutet auf eine darunter liegende Kruste aus dem Grenville-Zeitalter hin, die große Mengen an spätediakarischen Eruptivgesteinen enthält, von denen man annimmt, dass sie während der panafrikanischen Orogenese entstanden sind. In der Spitzenringbohrung M0077A wurden spätpaläozoische Granitoide (der charakteristische "rosa Granit") mit einem geschätzten Alter von vor 326 ± 5 Millionen Jahren (Karbon) gefunden. Sie weisen eine adakitische Zusammensetzung auf und werden als Folge der Plattenablösung während der Marathon-Ouachita-Orogenese interpretiert, die Teil der Kollision zwischen Laurentia und Gondwana war, aus der der Superkontinent Pangäa hervorging. ⓘ
Rote Gesteinsschichten unterschiedlicher Mächtigkeit (bis zu 115 m) überlagern das granitische Grundgebirge, insbesondere im südlichen Teil des Gebietes. Man nimmt an, dass diese kontinentalen klastischen Gesteine aus der Trias bis zum Jura stammen, obwohl sie bis in die untere Kreidezeit reichen können. Der untere Teil der Unterkreideabfolge besteht aus Dolomit mit eingelagertem Anhydrit und Gips, der obere Teil aus Kalkstein mit Dolomit und teilweise Anhydrit. Die Mächtigkeit der Unterkreide variiert in den Bohrlöchern von 750 Metern bis zu 1.675 Metern. Bei der Oberkreide handelt es sich hauptsächlich um Plattformkalk mit Mergel und eingelagertem Anhydrit. Ihre Mächtigkeit variiert von 600 Metern bis zu 1.200 Metern. Es gibt Hinweise auf ein kreidezeitliches Becken im Gebiet von Yucatán, das als Yucatán-Trog bezeichnet wird und etwa in Süd-Nord-Richtung verläuft und sich nach Norden hin verbreitert, was die beobachteten Mächtigkeitsunterschiede erklärt. ⓘ
Einschlaggestein
Die am häufigsten beobachteten Einschlaggesteine sind Suevite, die in vielen Bohrlöchern rund um den Chicxulub-Krater gefunden wurden. Die meisten Suevite wurden kurz nach dem Einschlag durch den Wiedereintritt von Meerwasser in den Krater resedimentiert. Dadurch entstand eine Suevitschicht, die sich vom inneren Teil des Kraters bis zum äußeren Rand erstreckt. ⓘ
Man geht davon aus, dass das Schmelzgestein des Einschlags den zentralen Teil des Kraters ausfüllt, mit einer maximalen Dicke von 3 Kilometern (1,9 Meilen). Die untersuchten Schmelzgesteinsproben weisen insgesamt eine ähnliche Zusammensetzung wie das Grundgebirge auf, mit einigen Hinweisen auf eine Vermischung mit Karbonatquellen, die vermutlich aus den Karbonaten der Kreidezeit stammen. Eine Analyse der im Bohrloch M0077A entnommenen Schmelzgesteinsproben deutet auf zwei Arten von Schmelzgestein hin: eine obere Impaktschmelze (UIM), die eine deutliche Karbonatkomponente aufweist, wie ihre Gesamtchemie und das Vorhandensein seltener Kalksteinklasten zeigen, und eine untere Impaktschmelze (LIMB), die keine Karbonatkomponente enthält. Der Unterschied zwischen den beiden Einschlagschmelzen wird als Ergebnis der Vermischung des oberen Teils der ursprünglichen Einschlagschmelze, die durch die LIMB im Bohrloch repräsentiert wird, mit Materialien aus dem flachen Teil der Kruste interpretiert, die entweder in den Krater zurückfielen oder durch das Wiederaufsteigen zurückgebracht wurden und die UIM bildeten. ⓘ
Der "rosa Granit", ein an Alkalifeldspat reicher Granitoid, der im Bohrloch des Gipfelrings gefunden wurde, weist zahlreiche Deformationsmerkmale auf, die die extremen Belastungen im Zusammenhang mit der Bildung des Kraters und der anschließenden Entwicklung des Gipfelrings dokumentieren. Das Granitoid hat eine ungewöhnlich niedrige Dichte und P-Wellen-Geschwindigkeit im Vergleich zu typischen granitischen Grundgesteinen. Die Untersuchung des Kerns von M0077A zeigt die folgenden Deformationsmerkmale in der offensichtlichen Reihenfolge ihrer Entwicklung: durchdringende Frakturierung entlang und durch Korngrenzen, eine hohe Dichte an Scherfehlern, Bänder aus Kataklasit und Ultrakataklasit sowie einige duktile Scherstrukturen. Diese Deformationssequenz wird als Ergebnis einer anfänglichen Kraterbildung mit akustischer Verflüssigung interpretiert, gefolgt von Scherbrüchen mit der Entwicklung von Kataklasiten mit Bruchzonen, die Einschlagschmelzen enthalten. ⓘ
Die Peak-Ring-Bohrungen unterhalb des Meeresbodens erbrachten auch Hinweise auf ein massives hydrothermales System, das etwa 1,4 × 105 km3 der Erdkruste veränderte und Hunderttausende von Jahren andauerte. Diese hydrothermalen Systeme könnten die Hypothese vom Ursprung des Lebens durch Einschläge im Erdzeitalter des Hadean unterstützen, als die gesamte Erdoberfläche von Einschlägen betroffen war, die viel größer waren als der Chicxulub-Impaktor. ⓘ
Geologie nach dem Einschlag
Nachdem die unmittelbaren Auswirkungen des Einschlags abgeklungen waren, kehrte die Sedimentation im Chicxulub-Gebiet zu der Flachwasserplattform mit Karbonatablagerungen zurück, die sie vor dem Einschlag kennzeichnete. Die Abfolge, die bis ins Paläozän zurückreicht, besteht aus Mergel und Kalkstein und erreicht eine Mächtigkeit von etwa 1.000 m (3.300 ft). Die K-Pg-Grenze im Inneren des Kraters liegt deutlich tiefer als in der Umgebung. ⓘ
Auf der Halbinsel Yucatan ist der innere Rand des Kraters durch eine Reihe von Cenoten gekennzeichnet, die an der Oberfläche Ausdruck einer Zone bevorzugten Grundwasserflusses sind, in der Wasser aus einer Anreicherungszone im Süden durch ein Karst-Aquifersystem an die Küste fließt. Anhand der Cenotenstandorte ist der Karstgrundwasserleiter eindeutig mit dem darunter liegenden Kraterrand verbunden, möglicherweise durch eine stärkere Zerklüftung, obwohl der genaue Mechanismus noch unbekannt ist. ⓘ
Astronomischer Ursprung des Impaktors
Im September 2007 wurde in der Zeitschrift Nature ein Bericht veröffentlicht, in dem die Herkunft des Asteroiden, der den Chicxulub-Krater verursachte, vorgeschlagen wird. Die Autoren William F. Bottke, David Vokrouhlický und David Nesvorný gehen davon aus, dass vor 160 Millionen Jahren im Asteroidengürtel eine Kollision zwischen einem Asteroiden mit einem Durchmesser von 170 km und einem anderen Asteroiden mit einem Durchmesser von 60 km stattgefunden hat, aus der die Asteroidenfamilie Baptistina hervorging, deren größtes überlebendes Mitglied 298 Baptistina ist. Sie schlugen vor, dass der "Chicxulub-Asteroid" ebenfalls zu dieser Gruppe gehörte. ⓘ
Die Baptistina-Familie wird nicht als wahrscheinliche Quelle des Chicxulub-Asteroiden angesehen, da eine 2009 veröffentlichte spektrographische Analyse ergab, dass 298 Baptistina eine andere Zusammensetzung aufweist, die eher für einen Asteroiden des Typs S typisch ist als die vermutete kohlenstoffhaltige Chondritenzusammensetzung des Chicxulub-Impaktors. Im Jahr 2011 revidierten Daten des Wide-field Infrared Survey Explorer das Datum der Kollision, bei der die Baptistina-Familie entstand, auf etwa 80 Millionen Jahre. Dies machte es sehr unwahrscheinlich, dass ein Asteroid aus dieser Familie den Chicxulub-Krater verursachte, da der Prozess der Resonanz und der Kollision eines Asteroiden normalerweise viele zehn Millionen Jahre dauert. Im Jahr 2010 wurde eine weitere Hypothese aufgestellt, wonach der neu entdeckte Asteroid 354P/LINEAR, ein Mitglied der Asteroidenfamilie Flora, ein möglicher Überrest des K-Pg-Impaktors ist. Im Juli 2021 wurde in einer Studie berichtet, dass der Einschlag wahrscheinlich aus dem äußeren Hauptteil des Asteroidengürtels stammt, basierend auf numerischen Simulationen. ⓘ
Die ursprüngliche Veröffentlichung aus dem Jahr 1980, in der der Krater beschrieben wurde, legte nahe, dass er von einem Asteroiden mit einem Durchmesser von etwa 6,6 Kilometern verursacht wurde. In zwei 1984 veröffentlichten Arbeiten wurde vorgeschlagen, dass es sich bei dem Impaktor um einen Kometen aus der Oortschen Wolke handelt, und 1992 wurde vorgeschlagen, dass die Gezeitenzerrüttung von Kometen die Einschlagsrate möglicherweise erhöhen könnte. Im Februar 2021 meldeten vier unabhängige Labors erhöhte Konzentrationen von Iridium im Spitzenring des Kraters, was die Hypothese des Asteroideneinschlags weiter untermauerte. Im selben Monat veröffentlichten Avi Loeb und ein Kollege in Scientific Reports eine Studie, die darauf hindeutet, dass es sich bei dem Impaktor um ein Fragment eines zerbrochenen Kometen handelte und nicht um einen Asteroiden - der unter Wissenschaftlern seit langem als führender Kandidat gilt. Daraufhin wurde im Juni desselben Jahres in Astronomy & Geophysics eine Gegendarstellung veröffentlicht, in der der Studie vorgeworfen wurde, dass die Masse des durch den Einschlag weltweit abgelagerten Iridiums (schätzungsweise 2,0-2,8 × 1011 Gramm) zu groß sei, um von einem Kometeneinschlag verursacht zu werden, und dass Loweb et al. die wahrscheinlichen Einschlagsraten von Kometen überschätzt hätten. Sie kamen zu dem Schluss, dass alle verfügbaren Beweise für einen Asteroideneinschlag sprechen und dass ein Kometeneinschlag praktisch ausgeschlossen werden kann. ⓘ
Erforschung des Chicxulub-Kraters
Die Bedeckung des Chicxulub-Einschlagkraters mit mächtigen jüngeren Sedimentgesteinen hat nicht nur dessen Entdeckung verzögert, sondern erschwert auch seine Erforschung und macht geologische Kernbohrungen extrem teuer. ⓘ
Geophysikalische Untersuchungen
Um Rückschlüsse über die freigesetzte Energie des Asteroideneinschlags zu gewinnen und den Aufprallwinkel sowie die Größe des Impaktors bestimmen zu können, mussten die Dimensionen und die Struktur des Kraters möglichst genau bekannt sein. Dies erforderte eine Vielzahl geophysikalischer Methoden wie Geomagnetik, Gravimetrie und Seismik. Während die erste Rekonstruktion des Chicxulub-Kraters vor allem anhand der Unterlagen von PEMEX erfolgte, konnten in den 1990ern weitere geophysikalische Daten auf Grundlage der Landseismik durch das Institut für Geophysik der UNAM (Mexiko) gesammelt werden. Anfang 2005 wurden weitere seismische Messungen an Bord der R/V Maurice Ewing im Golf von Mexiko durchgeführt und deren Ergebnisse anschließend auf wissenschaftlichen Tagungen und in der Fachliteratur präsentiert. ⓘ
Oberflächengesteine als Impaktzeugen
In den letzten beiden Jahrzehnten wurden dem Asteroideneinschlag zugeschriebene Sedimentgesteine im näheren und weiteren Kraterumkreis entdeckt. Neben zum Teil mehrere Meter mächtigen Ablagerungen im Südosten der USA, auf Haiti, Kuba und in Nordost- und Zentralmexiko waren es vor allem chaotische Brekzien im Südosten Mexikos und in Guatemala, die besondere Aufmerksamkeit erregten. Ein Beispiel hierfür sind die im Südosten von Yucatán entdeckten Kalksteinbrekzien, die mitunter Trümmerfragmente aus dem Kraterinneren enthalten. Von der Analyse dieser zwischen 280 und 365 km Entfernung vom Kraterzentrum aufgefundenen Lockersedimente erhofft man sowohl genauere Daten über den Chicxulub-Krater als auch weitere Erkenntnisse im Hinblick auf das damalige Massenaussterben. ⓘ
All diesen Sedimenten ist gemeinsam, dass sie, ebenso wie die Kratergesteine und die global nachweisbare Kreide-Paläogen-Grenzschicht, als Kurzzeitphänomene zu den so genannten Eventablagerungen zählen, wie sie innerhalb von Monaten, Tagen, Stunden oder sogar Minuten nach einem Impakt entstehen. Diese zeitlichen Größenordnungen liegen jenseits des herkömmlichen stratigraphischen und radiometrischen Auflösungsvermögens, sind jedoch zunehmend Forschungsgegenstand einer noch jungen wissenschaftlichen Disziplin, der Eventstratigraphie. ⓘ
Im Jahr 2019 publizierte ein internationales Forscherteam eine Studie über Ablagerungen in der Hell Creek Formation im Gebiet der terrestrischen Lagerstätte Tanis in North Dakota, USA, die den Forschern zufolge weniger als eine Stunde nach dem Impakt entstanden sind. Eine Flutwelle hatte hier zahlreiche Ammoniten, Fische (u. a. Störe und Löffelstöre), Landtiere und Pflanzenteile übereinander getürmt, vermischt mit Auswurfmaterial des Impakts, das sowohl in den Kiemen der fossilen Fische als auch im Inneren von Bernstein erhalten geblieben ist. ⓘ
Der Chicxulub-Einschlag und das Massenaussterben an der Kreide-Paläogen-Grenze
Die zeitliche Übereinstimmung der Iridium-Anomalie mit dem Aussterbeereignis an der K-P-Grenze war der Kernpunkt der Alvarez-Studie von 1980. Das Szenario erforderte einen Impaktkörper von etwa 10 bis 15 km Durchmesser, dessen schlagartig freigesetzte kinetische Energie eine weltweite Welle der Zerstörung auslöste, der etwa 70 bis 75 Prozent aller damaligen Arten zum Opfer fielen. Mit dem Chicxulub-Einschlag als Global Killer schien die Ursache für das Verschwinden der Dinosaurier und vieler anderer Lebensformen gefunden worden zu sein. ⓘ
Wissenschaftliche Debatte zu der Rolle des Einschlags
Während die Mehrheit der Geowissenschaftler diese Ansicht im Wesentlichen teilte, kritisierten andere zu Beginn der 2000er-Jahre, dass der Einschlag nicht die Rolle gespielt haben könne, die man ihm zwei Jahrzehnte lang zuschrieb. Entdeckungen von Impaktgläsern in älteren kreidezeitlichen Ablagerungen wurden als Indiz gedeutet, dass der Chicxulub-Krater bereits 300.000 Jahre vor der eigentlichen Kreide-Paläogen-Grenzschicht entstanden war und womöglich zu einer ganzen Serie von Impaktereignissen gehörte. Das Massenaussterben wäre demnach nicht auf einen Asteroiden, sondern hauptsächlich auf die umfangreichen Flutbasalte des Dekkan-Trapps im westlichen Indien zurückzuführen. Die vulkanischen Aktivitäten dieser so genannten Magmatischen Großprovinz mit erheblichen Ausgasungen von Kohlenstoff- und Schwefeldioxid im höheren Gigatonnenbereich über einen Zeitraum von mehreren Hunderttausend Jahren hätten ausgereicht, die irdische Biosphäre nachhaltig zu destabilisieren. ⓘ
Diese „Vordatierung“ stieß von Anfang an auf Kritik und gilt angesichts der aktuellen Forschungsergebnisse als unwahrscheinlich. Der Einsatz modernster Datierungsmethoden mit sehr geringen Toleranzbereichen führte zu dem Resultat, dass Impaktereignis und Kreide-Paläogen-Grenze zeitlich präzise übereinstimmen. Auch der dem Einschlag folgende Impaktwinter gilt inzwischen als faktisch gesichert. In der Wissenschaft bestand bis vor kurzem größtenteils Einigkeit darüber, dass am Ende der Kreide die Biodiversität und die Stabilität der Ökosysteme im Schwinden begriffen waren. Inzwischen spricht eine zunehmende Anzahl von Indizien dafür, dass die ökologische Situation im späten Maastrichtium gefestigter war als lange Zeit angenommen und dass wenig auf ein „schleichendes“ Dekkan-Trapp-Aussterben vor der K-P-Grenze hindeutet. Neuere Untersuchungen kommen deshalb zur Schlussfolgerung, dass alleine der Chicxulub-Einschlag das Ende der mesozoischen Faunenwelt einleitete. ⓘ
Das Szenario nach aktuellem Wissensstand
Das gegenwärtig wahrscheinlichste Szenario geht davon aus, dass vor 66,040 (± 0,032) Millionen Jahren ein 14 km großer Asteroid (einer speziellen Art aus dem äußeren Hauptgürtel) mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 km/s (72.000 km/h) in einem relativ steilen Winkel in ein tropisches Flachmeer einschlug, mit der Explosivkraft von mindestens 200 Millionen Hiroshima-Bomben detonierte und dabei nahezu vollständig verdampfte. Der Impaktor schleuderte durch die Wucht der Explosion, die wahrscheinlich auf dem gesamten Erdball zu vernehmen war, einige tausend Kubikkilometer Carbonat- und Evaporitgestein über weite Strecken als glühende Ejekta bis in die Stratosphäre. Während die meisten Bestandteile des Trümmerhagels wieder auf die Oberfläche zurückfielen, wurde ein kleinerer Teil aus dem Gravitationsfeld der Erde geschleudert. Neben den unmittelbaren Auswirkungen des Einschlags wie Megatsunamis, einer überschallschnellen Druck- und Hitzewelle sowie Erdbeben im Bereich der Stärke 11 oder 12 traten weltweit Flächenbrände auf, deren Ausdehnung und Dauer derzeit noch diskutiert wird. Innerhalb weniger Tage verteilte sich in der gesamten Atmosphäre eine große Menge an Ruß- und Staubpartikeln, die das Sonnenlicht über Monate hinweg absorbierten, einen globalen Kälteeinbruch herbeiführten und die Photosynthese der Pflanzen an Land und in den Meeren weitgehend zum Erliegen brachten. Ein zusätzlicher Abkühlungsfaktor waren möglicherweise Schwefelsäure-Aerosole, die laut einer aktuellen Untersuchung entscheidend zu einem Temperatursturz von 26 K beitrugen und dafür sorgten, dass die globale Durchschnittstemperatur für mehrere Jahre unter den Gefrierpunkt sank. ⓘ
Auswirkungen auf die Flora und Fauna
Von der folgenden biologischen Krise waren die ozeanischen und festländischen Biotope gleichermaßen betroffen. Im Verlauf eines nicht genau zu definierenden Zeitraums starben außer den Dinosauriern und der in den Ozeanen heimischen Megafauna auch die Ammoniten, fast alle kalkschalenbildenden Foraminiferen, die meisten Vogelarten sowie in erheblichem Umfang verschiedene Planktongruppen aus. Nach einer vermutlich mehrere Jahrzehnte dauernden Kältephase begann eine rasche, zu Hitzestress führende Erwärmung mit einer Dauer von ungefähr 50.000 Jahren, bedingt durch Milliarden Tonnen Kohlenstoffdioxid, die der Einschlag infolge der Verdampfung ozeanischer Böden innerhalb von Sekunden freigesetzt hatte, zu einem größeren Teil verursacht von den massiv erhöhten CO2-Ausgasungen des Dekkan-Trapps, möglicherweise initiiert von den tektonischen Erschütterungen des Asteroideneinschlags. Diese Annahme steht im Einklang mit der relativ neuen Hypothese, dass aufgrund der Impaktenergie von 3×1023 Joule (nach einer anderen Berechnung 1×1024 Joule) und der dadurch ausgelösten tektonischen Schockwellen der lange „schwelende“ Dekkan-Trapp eine erhebliche Zunahme seiner Aktivität verzeichnete. Laut den entsprechenden Studien ist der geologisch kurzfristige, über Jahrtausende in das Paläogen reichende Ausstoß von 70 Prozent aller Dekkan-Trapp-Flutbasalte auf den Chicxulub-Einschlag zurückzuführen. In der Wissenschaft herrscht jedoch Uneinigkeit darüber, ob die Hauptaktivität dieser magmatischen Großprovinz unmittelbar an beziehungsweise kurz nach der Kreide-Paläogen-Grenze oder bereits vorher stattfand. ⓘ
Die Impaktkatastrophe bewirkte nicht nur eine starke Reduzierung der Fauna, sondern führte auch dazu, dass in manchen Regionen fast 60 Prozent aller Pflanzenarten ausstarben. Weltweit kam es zu einer Ausbreitung von Pilzen, Moosen und Flechten und nach einiger Zeit zu einer Wachstumsspitze bei Farngewächsen. Dennoch verlief die Regeneration der terrestrischen Biotope im Vergleich mit anderen Massenaussterben der Vergangenheit relativ zügig, wovon unter anderem die Säugetiere profitierten, die bereits im frühen Paläozän eine erste Zunahme der Biodiversität und damit die Bildung neuer Arten verzeichneten. In den Ozeanen ähnelte die chemische Beschaffenheit der oberflächennahen Wasserschichten einschließlich des pH-Werts nach etwa 80.000 Jahren wieder jener der späten Kreide, während die vollständige Erneuerung der Meere bis in die Tiefseebereiche wahrscheinlich mehr als eine Million Jahre beanspruchte. ⓘ
- Wandel der lokalen Flora
Der Einschlag führte auch zur Entstehung neotropischer Regenwälder wie Amazonia. Fossilien von Pollen und Blättern zeigen, dass innerhalb einer ≈6 Millionen Jahre dauernden Erholungsphase hin zu vorheriger Pflanzen-Biodiversität – welche lokal um ≈45 % abgesenkt wurde – die Artenzusammensetzung und Struktur dortiger Wälder ersetzt wurde. Sie entwickelten sich von weiträumigen Wäldern zu Wäldern, die dichte Baumkronen haben, von Blütenpflanzen dominiert werden und fortgeschrittene vertikale Schichtung aufweisen. ⓘ
Besonderheiten des Einschlags
Die Verfasser einer 2017 publizierten Studie weisen darauf hin, dass der Chicxulub-Asteroid in Gesteinsschichten mit hohen Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen und Schwefel einschlug. Durch die großflächige Erhitzung und Verdampfung der ozeanischen Sedimente in dieser Region verteilten sich umfangreiche Mengen an Ruß- und Sulfataerosolen in der Stratosphäre, wodurch sich die klimatischen Auswirkungen des folgenden Impaktwinters erheblich verstärkten. Hätte der Asteroid ein Gebiet mit geringeren Kohlenwasserstoff-Anteilen getroffen (etwa 87 Prozent der Erdoberfläche), wäre die biologische Krise vermutlich glimpflicher verlaufen, mit einer deutlich höheren Überlebensrate der mesozoischen Fauna. Der wahrscheinliche Aufprallwinkel von ungefähr 45 bis 60° lässt zudem darauf schließen, dass der Asteroid in diesem Winkelbereich, im Hinblick auf Auswurfmasse und verdampfte Sedimentschichten, das größte Zerstörungspotenzial entfaltete. ⓘ