Deep Impact: Aufschlussreiche Narben der Erde

26. September 2003, 20:20
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Millionen Jahre alte Meteoritenkrater geben Wiener Wissenschafter Aufschluss über die Erdgeschichte

Die Erde hat in ihrer 4,5 Milliarden Jahre dauernden Geschichte schon so manchen Treffer aus dem All einstecken müssen. Einige davon haben den Lauf des Lebens auf unserem Planeten entscheidend beeinflusst - wie etwa jener zehn Kilometer große Meteorit, der vor 65 Millionen Jahren auf der mexikanischen Halbinsel Yucatán einschlug und durch seine Auswirkungen auf das Weltklima die Hälfte der damaligen Tier- und Pflanzenwelt, darunter auch die Dinosaurier, auslöschte.

Der Geochemiker Christian Köberl von der Universität Wien untersuchte während der letzten sechs Jahre in einem Start-Projekt des Wissenschaftsfonds die Narben der Erde, um neue Erkenntnisse über die Geschoße aus dem All und ihre Auswirkungen auf die Geschichte unseres Planeten zu gewinnen.

Geburtsort der meisten Meteoriten ist der Asteroidengürtel zwischen Jupiter und Mars. Kreuzt einer dieser Kleinstplaneten die Erdbahn, so kann dies verheerende Folgen haben. Die Projektile aus dem All durchrasen die Atmosphäre und schlagen mit 40.000 bis 250.000 Stundenkilometern auf der Erdoberfläche ein. Die dadurch ausgelöste Schockwelle setzt innerhalb kürzester Zeit große Mengen an Energie frei, die sich in einer enormen Explosion entlädt. Das Ergebnis: Krater mit einem Durchmesser von bis zu einigen Hundert Kilometern.

Meteoriteneinschläge dieser Größenordnung finden zwar nur einmal in mehreren 100 Millionen Jahren statt, aber auch "kleinere" Meteorite von nur einem Kilometer Durchmesser können Landstriche in einem Radius von 1000 Kilometern verwüsten - und mit solchen Einschlägen ist laut Statistik alle ein bis zwei Millionen Jahre zu rechnen. "Derzeit sind rund 170 solcher Impaktkrater nachgewiesen", erläutert Köberl. "Sie zeigen aber nur einen Bruchteil des Bombardements, das auf die Erde niedergegangen ist. Im Gegensatz zum Mond, wo es praktisch keine Verwitterung gibt, sind auf der Erde viele Krater nicht mehr sichtbar, weil sie im Lauf der Jahrmillionen von Sedimentgesteinen zugedeckt oder durch Erosion oder tektonische Prozesse zerstört wurden."

So wurde etwa der immerhin 200 Kilometer große Chicxulub-Krater des eingangs erwähnten Riesenmeteoriten erst Anfang der 1990er-Jahre in Mexiko entdeckt. Die Suche nach den Spuren der Himmelsgeschoße gestaltet sich also schwierig, zumal runde Strukturen auch von Vulkanausbrüchen, Verkarstungs- und Erosionsprozessen stammen können. Die einzige Möglichkeit, Impaktkrater eindeutig zu identifizieren, sind daher detaillierte Gesteinsuntersuchungen.

Vor allem zwei Eigenschaften machen sich die Forscher bei ihrer Suche zunutze. So sind Metalle der Platingruppenelemente, darunter zum Beispiel Iridium, in Meteoriten eine Million Mal höher konzentriert als auf der Erdoberfläche. Der Grund: Auf unserem Planeten haben sich diese Metalle in der Frühphase der Erdentstehung im Erdkern konzentriert und sind daher in der Erdkruste kaum anzutreffen, während sie in Meteoriten gleichmäßig im Gesamtgestein verteilt sind. Auch geringste extraterrestrische Komponenten führen daher zu einem tausend-bis zehntausendfach erhöhten Gehalt an Platinmetallen im Impaktgestein der Aufschlagstelle - der geochemische Fingerabdruck dient also als ein sehr stichhaltiger Beweis für einen Meteoriteneinschlag.

Ein weiterer Hinweis findet sich in Veränderungen des irdischen Gesteins selbst. Durch die Schockwelle werden die Mineralien an der Aufschlagstelle so stark gestört, dass sich ihre Kristallstruktur in charakteristischer Weise verändert. "In den geschockten Mineralien bilden sich typische Ebenen, in denen der Kristall irreversibel in einen amorphen, also nicht kristallinen Zustand übergegangen ist", erklärt Geochemiker Christian Köberl. "Es existiert kein terrestrischer Prozess, der diese Tausendstelmillimeter dünnen und sehr gleichmäßigen Lamellen hervorrufen kann." Denn weder Vulkanausbrüche noch tektonische Prozesse können in so kurzer Zeit den dafür nötigen extrem hohen Druck erzeugen.

Der Hauptteil der Detektivarbeit erfolgt daher im Labor: Mit modernsten geochemischen und petrografischen Analysemethoden werden den Gesteinsproben und Bohrkernen in monate-und jahrelanger zäher Kleinarbeit ihre Geheimnisse abgerungen. Die bisherige Start-Spurensuche in Norwegen, Südafrika, den USA, Ägypten, Libyen und Australien soll nun in Ghana fortgesetzt werden, und zwar am Bosumtwi-Impaktkrater, einem elf Kilometer großen Krater, der nahezu völlig mit Wasser gefüllt ist.

Bei geophysikalischen, petrografischen und seismischen Messungen wurden hier in Kooperation mit Teams aus Deutschland, Finnland und den USA bereits Vorinformationen über die Untergrundstruktur gesammelt, Einzelheiten über die Gesteinszusammensetzung liegen jedoch noch nicht vor. Eine internationale Großbohrung, die für nächstes Jahr geplant ist, soll näheren Aufschluss geben. Zusammen mit seinen Forscherkollegen will Köberl mit Tiefbohrungen durch die rund 350 Meter dicke Sedimentschicht einen Kilometer tief in das Impaktgestein vordringen. Schon die Sedimentschichten versprechen interessante Erkenntnisse für die Klimaforschung.

Da der eine Million Jahre alte Kratersee keinen Abfluss hat, konnten sich die Sedimente ungestört Schicht für Schicht ansammeln. "Sie erzählen uns fast wie Jahresringe über die Klimaentwicklung in der Sahelzone in diesem Zeitraum und sind damit eine wichtige Grundlage für Klimaprognosen", sagt Köberl. Ein weiterer Vorteil: Die Seesedimente haben den Krater vor Erosion durch Wind und Wetter geschützt und so den Zustand unmittelbar nach dem Aufschlag quasi als Momentaufnahme konserviert. Neben der genauen Kraterform sollen die Bohrungen also auch Rückschlüsse auf die Größe und chemische Zusammensetzung des Meteoriten und sein Zerstörungspotenzial erlauben. Für Köberl bietet das Bohrprojekt am Bosumtwi-See eine Möglichkeit zur Erweiterung seiner Impakt-Datenbank, um die Auswirkungen der Geschoße aus dem All auf lokaler, regionaler und globaler Ebene besser abschätzen zu können - "jedes einzelne Impaktgestein, das wir analysieren, ist ein weiteres Teilchen in diesem Puzzle". (Angelika Prohammer/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 20./21. 9. 2003)

  • Bild nicht mehr verfügbar

    Dieser Krater in der südafrikanischen Provinz Free State wird auf 2,1 Milliarden Jahre geschätzt

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