Jeder weiß, dass ein Asteroidenschlag die Dinosaurier ausgelöscht hat, oder? Viele Beweise zeigen, dass das Chicxulub-Aufprallereignis schreckliche Konsequenzen für die Dinosaurier hatte. Aber das Bild ist etwas komplizierter. Extreme vulkanische Aktivität kann zum Aussterben beigetragen haben.
Am Ende der Kreidezeit, vor etwa 66 Millionen Jahren, starben die Dinosaurier aus. Und nicht nur die Dinosaurier; Etwa 75% aller Pflanzen und Tiere starben aus. Vogeldinosaurier überlebten.
Gleichzeitig schlug ein massiver Asteroid oder Komet im heutigen Mexiko auf die Halbinsel Yucatan der Erde ein. Das so genannte Chicxulub-Aufprallereignis trübte die Atmosphäre aufgrund der Struktur und Art des Gesteins an der Aufprallstelle mit Wasserdampf und besonders lang anhaltendem Staub.
Es war leicht zu schließen, dass Chicxulub das Aussterben verursacht hat. Über die Aufprallstelle hinaus gibt es viele Beweise.
Zuallererst wird das Aussterben selbst als Kreide-Paläogen-Aussterben (K-Pg-Aussterben) bezeichnet, da es das Ende der Kreidezeit und den Beginn der Paläogen-Periode markiert. (Es wird auch als Kreide-Tertiär-Aussterben (K-T-Aussterben) bezeichnet.)
Die geologische Aufzeichnung enthält eine Sedimentschicht aus der Zeit vor 66 Millionen Jahren, die als K-Pg-Grenze bezeichnet wird. Die K-Pg-Grenze ist sowohl in marinen als auch in terrestrischen Gesteinen auf der ganzen Welt vorhanden. Es enthält viel Metall Iridium, das auf der Erde selten ist, aber reichlich Asteroiden enthält. Die Schlussfolgerung ist, dass der Chicxulub-Aufprall Iridium weltweit in die Atmosphäre verbreitet und nun in der Geologie der Erde erhalten bleibt, eine Art rauchende Waffe für das Aufprallereignis.
Es gibt jedoch zunehmend Hinweise darauf, dass Vulkanausbrüche vor 66 Millionen Jahren zum Massensterben beigetragen haben und dass Hinweise auf eine Felsformation namens Deccan Traps stammen. Eine neue Studie stärkt die Verbindung zwischen der K-Pg-Auslöschung und der vulkanischen Aktivität, die die Deccan-Fallen verursacht hat.
Die Deccan-Fallen sind eine Region in Indien, die als große magmatische Provinz bekannt ist. Es ist eines der größten vulkanischen Merkmale der Erde. Die Fallen bestehen aus mehreren Schichten Basaltlava und sind insgesamt mehr als 2 km dick. Die Deccan-Fallen erstrecken sich über eine Fläche von 500.000 km. sq. (200.000 mi. sq.), obwohl sie zu einer Zeit bis zu 1,5 Millionen km² bedeckten. (600.000 mi²) Das Volumen der Lava beträgt 1 Million Kubikkilometer.
Der Name "Fallen" kommt vom schwedischen Wort "Trappa", was "Treppe" bedeutet. Es bezieht sich auf die stufenartige Struktur in der Landschaft der Region.
Diese Fallen bieten jedoch mehr als nur Rock. Die Menge an vulkanischer Aktivität, die zur Herstellung der Deccan-Fallen erforderlich ist, hätte die Atmosphäre mit giftigen Gasen verschmutzt. Jetzt haben zwei Geowissenschaftler der Princeton University eine stärkere Verbindung zwischen den Deccan-Fallen und dem K-Pg-Aussterben mit der ersten hochauflösenden Zeitleiste für die Ausbrüche hergestellt, die Indiens Deccan-Fallen verursacht haben. Ihre Forschung erscheint in der 22. Februar Ausgabe von Science.
Die beiden Wissenschaftler sind Blair Schoene und Gerta Keller, beide von der Princeton University. Sie leiteten ein internationales Team für diese Studie, das versuchte, die verschiedenen Schichten der Deccan-Fallen genauer als je zuvor zu datieren.
"Jeder hat gehört, dass die Dinosaurier an einem Asteroiden gestorben sind, der die Erde getroffen hat", sagte Schöne, Associate Professor für Geowissenschaften. "Was viele Menschen nicht merken, ist, dass es in den letzten 500 Millionen Jahren viele andere Massensterben gegeben hat, und viele von ihnen fallen mit großen Vulkanausgüssen zusammen" aus den massiven Vulkanen, die als Flutbasalte oder große magmatische Provinzen bekannt sind.
Dies ist nicht das erste Mal, dass die Fallen an der K-Pg-Auslöschung beteiligt sind. Aber die Präzision in dieser neuen Studie bringt den Punkt nach Hause.
Der Aufwand, geologische Formationen zu datieren, wird als Geochronologie bezeichnet. Die Geochronologie verwendet die inhärenten Merkmale der Gesteine selbst, um ihr Alter zu bestimmen, wobei sie sich normalerweise auf Isotopenverhältnisse und radioaktiven Zerfall stützt, um dies zu tun.
Die bekannteste geochronologische Technik, die üblicherweise als Kohlenstoffdatierung bezeichnet wird, verwendet die Zerfallsrate von radioaktivem Kohlenstoff-14, um das Alter der Fossilien zu ermitteln. Die Kohlenstoffdatierung funktioniert jedoch nur für lebendes Gewebe, das einige tausend Jahre alt ist. Dies macht es für die Archäologie nützlich, nicht jedoch für 66 Millionen Jahre alten Basalt.
Für Gesteine aus der Zeit des Massensterbens haben Geowissenschaftler eine Auswahl an natürlich radioaktiven Materialien. Die Uran-Blei-Geochronologie liefert sehr genaue Alter, aber uranhaltige Mineralien kommen im Basalt, dem Gestein, aus dem die massiven Lavaströme an den Deccan-Fallen bestehen, selten vor. Uranhaltiger Zirkon ist eine weitere Methode zur Datierung von altem Gestein. Er kommt jedoch häufiger bei explosiven Eruptionen von Vulkanen vom Typ Mount St. Helens vor, die eine siliciumdioxidreichere Chemie aufweisen.
Angesichts dieser Datierungsbeschränkungen war das Wissenschaftlerteam bei der Vorhersage des Erfolgs vorsichtig. Sie hätten nie gedacht, dass ihre erste Reise zu den Deccan-Fallen zu den Ergebnissen führen würde, die sie erzielt hatten.
"Ich glaube nicht, dass irgendjemand von uns damit gerechnet hat, dass unsere erste Reise zu den Deccan-Fallen zu der Art von Datensatz führen würde, die wir produzieren konnten", sagte Mike Eddy von der Klasse von 2011, jetzt ein Postdoktorand in Geowissenschaften und ein Co-Autor auf der Wissenschaft Papier.
Aber sie hatten Glück.
In den ersten Tagen in den Deccan-Fallen sammelten die Wissenschaftler Proben von sogenannten grobkörnigen Basalten. Basalt ist die häufigste Art von Vulkangestein auf der Erde. Sie suchten nach Proben, die uranhaltige Mineralien enthielten, da der radioaktive Zerfall von Uran eine Benchmark-Methode der Geochronologie ist. Anfangs fanden sie keine, weil solche Gesteine in Formationen wie den Deccan-Fallen selten und in Vulkanasche häufiger vorkommen.
Aber nach ein paar Tagen fanden sie die Art von silikareichen Steinen, nach denen sie suchten.
"Während unserer ersten Woche in Indien fanden wir zwischen zwei Basaltströmen ein Aschebett mit hohem Siliciumdioxidgehalt, das unsere Zahnräder in Schwung brachte", sagte Eddy. Die Forscher wussten, dass silikareiche Vulkanasche leicht die winzigen Zirkonkristalle enthalten kann, die radioaktives Uran bewahren. "Der eigentliche Durchbruch kam ein oder zwei Tage später, als Blair erkannte, dass die fossilen Böden diese Art von Asche möglicherweise auch in kleinen Mengen gesammelt haben", sagte Eddy.
Also änderte das Team seinen Fokus. Stattdessen suchten sie nach den Ascheablagerungen zwischen den Basaltströmen und suchten nach dem radioaktiven Uran im Zirkon, das in der Asche enthalten ist. Das Uran macht das Zirkon und damit die Ascheschichten leicht zu datieren. Durch Datierung der Ascheschichten über und unter einem Lavastrom könnten sie die Lava selbst und das Datum des Ausbruchs genauer datieren.
Das Team verbrachte drei Feldsaisonen in der Provinz Deccan und schickte Proben von 141 Standorten zurück an das Labor in Princeton. 24 der Proben enthielten das, was das Team benötigte: uranhaltige Zirkonkristalle. Die Analyse der Proben zeigte, dass die Deccan-Fallen durch vier verschiedene Eruptionsimpulse erzeugt wurden. Und jeder dieser Impulse bedeutete für die Dinosaurier und für die meisten anderen Lebensformen auf der Erde zu dieser Zeit das Schicksal.
Jedes Mal, wenn ein Vulkan ausbricht, verändert er die Atmosphäre. Durch ihre langfristige Sequestrierung im Inneren der Gesteine werden enorme Mengen an Schwefel und Kohlendioxid in die Atmosphäre gespuckt. Der Schwefel wirkt sich kurzfristig kühlend auf die Atmosphäre aus, während das Kohlendioxid langfristig wärmend wirkt. Die beiden zusammen können zu wilden Klimaschwankungen führen.
"Diese können zu Klimaschwankungen zwischen warmen und kalten Perioden führen, die das Leben auf der Erde wirklich erschweren", sagte Schöne. Aber um klarer zu wissen, wie diese Eruptionen das Leben auf der Erde beeinflusst hätten, mussten sie das richtige Timing finden. Eine Massenmenge an CO2 hat eine ganz andere Wirkung, wenn sie in hundert Jahren in die Atmosphäre injiziert wird, als wenn die Injektion eine Million Jahre gedauert hätte.
Von den vier von den Wissenschaftlern identifizierten Eruptionsimpulsen fanden zwei vor dem Massensterben statt. Die zweite dieser beiden begann erst Zehntausende von Jahren vor dem Chicxulub-Aufprall, der geologisch gesehen fast zeitgleich ist. "Die ersten beiden Impulse ... entsprechen einer Zeitspanne, in der das Klima wieder von kalt über heiß nach kalt schwankte, und viele Wissenschaftler glauben, dass dies auf eine anfängliche Störung des Klimas hinweist, die möglicherweise zum Massensterben beigetragen hat", sagte Schöne. "Unsere Daten zeigen, dass der zweite Puls möglicherweise eine wichtige Rolle beim Aussterben selbst gespielt haben könnte, weil er unmittelbar davor passiert ist."
"Der Deccan-Vulkanismus ist die wahrscheinlichste Ursache für das Aussterben der Dinosaurier-Masse", sagte Gerta Keller. "Die Auswirkungen von Chicxulub haben möglicherweise zu ihrem Niedergang beigetragen, obwohl der Zeitpunkt und die Umweltauswirkungen dieser Auswirkungen noch zu bestimmen sind."
Eine andere kürzlich in derselben Ausgabe von Science veröffentlichte Studie verwendete eine andere Methode, um die Deccan-Fallen zu datieren, und fand unterschiedliche Daten. Diese Studie kam zu dem Schluss, dass es in der Princeton-Studie keine vier unterschiedlichen Vulkanimpulse gab und dass mehr als 90% des Volumens der Deccan-Fallen in weniger als 1 Million Jahren ausbrachen. Es kam auch zu dem Schluss, dass etwa 75% davon nach dem Aussterben von K-Pg auftraten und dass der Klimawandel am Ende der Kreidezeit mit den kleinsten Phasen von Eruptionen an den Deccan-Fallen zusammenfiel. In diesem Fall hätte der Vulkanismus der Deccan-Falle das Aussterben nicht verursachen können.
Andere Wissenschaftler, die sich der Art der Debatte zwischen Auswirkungen und Vulkanen bewusst sind, an der diese Studie beteiligt ist, sind in ihren Schlussfolgerungen umsichtiger.
"Im Allgemeinen halte ich dieses Papier für bedeutsam und interessant", sagte Pincelli Hull, ein Assistenzprofessor für Geologie und Geophysik in Yale, der nicht an dieser Forschung beteiligt war und sich gegen die Rolle des Vulkans beim Massensterben ausgesprochen hat. "Das Papier ist ein großer Fortschritt beim Timing der Ausbrüche der [Deccan-Fallen], aber wie sich dies auf den Zeitpunkt der Ausgasung auswirkt, ist immer noch eine wichtige Frage, die geklärt werden muss, um genau herauszufinden, welche Rolle Vulkanismus und Auswirkungen genau spielen."
Es ist selten, dass eine Studie in einer langen Reihe von Studien eine wissenschaftliche Debatte ins Bett bringt, und dies ist nicht anders. Die Wissenschaft schreitet voran, wenn Wissenschaftler besser darin werden, Dinge zu messen und darüber nachzudenken. Dies wird nicht das Ende der Debatte sein.
Es kann sein, dass ein Doppelschlag erforderlich war, um die K-Pg-Auslöschung zu verursachen. Die Dinosaurier könnten durch den Chicxulub-Aufprall niedergeschlagen worden sein und auf ihrem Rückweg von Vulkanen endgültig niedergeschlagen worden sein. Oder es kann noch komplexer sein.
Eine Studie aus dem Jahr 2016 zeigt, dass Dinosaurierarten bereits Millionen von Jahren vor dem Aussterben von K-Pg ausgestorben waren und dass neue Arten sie anscheinend nicht ersetzten. Gleichzeitig wurden die Säugetierarten vielfältiger und möglicherweise besser positioniert, um sich an die Veränderungen anzupassen, die durch die vulkanische Aktivität und den Chicxulub-Einfluss verursacht wurden. Vielleicht evolutionär hatten die Dinosaurier ihren Lauf genommen, und der Aufprall und die Vulkane waren nur das Ausrufezeichen.
Und vielleicht werden wir es nie genau wissen.
Quellen:
- Pressemitteilung: Haben Vulkane die Dinosaurier getötet? Neue Erkenntnisse deuten auf „vielleicht.
- Forschungsbericht: U-Pb-Einschränkungen für den gepulsten Ausbruch der Deccan-Fallen über das Massensterben in der Kreidezeit
- Forschungsbericht: Das Eruptivtempo des Deccan-Vulkanismus in Bezug auf die Kreide-Paläogen-Grenze
- Forschungsbericht: Dinosaurier im Niedergang von zig Millionen Jahren vor ihrem endgültigen Aussterben
