Neue Beweise für einen gravierenden Impakt vor ca. 12.800 Jahren

Umfassende Analyse von Mikro-Sphärulen untermauert die Theorie eines Impaktereignisses als Auslöser des Klimasturzes zu Beginn des Jüngeren Dryas

von: University of California, Santa Barbara

(Santa Barbara, Kalifornien) –– Vor etwa 12.800 Jahren, als die Erde sich erwärmte und aus der jüngsten Eiszeit heraustrat, ereignete sich ein dramatischer und anomaler Vorgang, welcher abrupt die klimatischen Bedingungen umkehrte, zurück zu einem nahezu glazialen Zustand. James Kennett (Abb. 2) zufolge, einem Professor emeritus der Geowissanschaften an der UC Santa Barbara, fand dieser Klimawechsel im Wesentlichen – und bemerkenswerter Weise – innerhalb nur eines Jahres statt und läutete das Einsetzen der Kälteepisode des Jüngeren Dryas ein.

Abb. 1 Die Forscher untersuchten für ihre Studie die Impakt-Sphärulen aus 18
Fundstätten in neun Ländern auf vier Kontinenten. (Graphik: YDB Research Group)

Über die Ursache dieser Abkühlung ist viel debattiert worden, insbesondere weil sie genau mit der abrupten Auslöschung des Großteils der Megafauna übereinstimmt, die damals in Nord- und Südamerika heimisch war, aber auch mit dem Verschwinden der prähistorischen Clovis-Kultur, die für die Jagd auf Großwild bekannt ist.

“Was hat damals das Aussterben der meisten dieser großen Tiere, darunter Mammuts, Mastodonten, Riesenfaultiere, amerikanische Kamele und Pferde sowie Säbelzahn-Katzen verursacht?”, fragte Kennett unter Verweis auf Charles Darwins Einschätzung von 1845 zur Signifikanz eines Klimawechsels. “Resultierten diese Auslöschungen aus einem Overkill durch Menschen, einem Klimawandel, oder irgendeinem katastrophischen Ereignis?” Die lange Debatte, die darauf folgte, ist in letzter Zeit, wie Kennett anmerkte, durch einen anwachsenden Korpus von Beweisen angekurbelt worden, welche die Theorie stützen, dass daran ein größeres kosmisches Impakt-Ereignis beteiligt war - eine Theorie, die von einem Team von Wissenschaftlern eingebracht wurde, zu dem auch Kennett selber gehört.

Abb. 2 Prof. emeritus James Kennett 'im Feld'

Jetzt hat die Gruppe in einer der umfassendsten Verbund-Untersuchungen, die jemals durchgeführt wurden, eine ausgedehnte Verbreitung von Mikrosphärulen dokumentiert, welche weit verstreut in einer Schicht vorkommen, die sich über 50 Millionen Quadratkilometer auf vier Kontinenten erstreckt, darunter Nordamerika, einschließlich Arlington Canyon auf der zu den Channel Islands gehörende Insel Santa Rosa. Diese Schicht – die Grenzschicht des Jüngeren Dryas [orig: "Younger Dryas Boundary (YDB) layer"; d.Ü.] – enthält zudem Spitzen-Vorkommen anderer exotischer Materialien, darunter Nanodiamanten und weitere ungewöhnliche Formen von Kohlenstoff, z.B. Fullerene, aber auch Schmelzverglasungen und Iridium. Diese neuen Evidenzen, welche die Theorie eines kosmischen Impakts stützen, wurden kürzlich in einem Papier in den Proceedings of the National Academy of the Sciences vorgestellt.

Dieser kosmische Impakt, sagte Kennett, verursachte großräumig eine bedeutende Umweltschädigung infolge vieler Prozesse, einschließlich verheerender kontinentweiter Flächenbrände und einem bedeutenden Anstieg der atmosphärischen Staubbelastung, welche die Sonneneinstrahlung lange genug blockierte, um den Hungertod größerer Tiere hervorzurufen.

Bei der Untersuchung von 18 Fundstätten (Abb. 1 und 3) von - Nordamerika über Europa bis zum Mittleren Osten analysierten Kennett und 28 Kollegen von 24 Institutionen die Sphärulen (Abb. 4), winzige Kügelchen, die entstehen, wenn Felsen und Erden unter hohen Temperaturen aufgeschmolzen werden und [ihre Partikel] sich dann in der Atmosphäre rapide abkühlen bzw. abgeschreckt werden. Dieser Prozess resultiert aus der enormen Hitze und dem Druck bei Explosionen, die von einem kosmischen Impakt hervorgerufen werden, in etwa jenen ähnlich, die bei atomaren Explosionen entstehen, erklärte Kennett.

Abb. 3 Das YDB-Streufeld (rot markiert) mit den als rote Punkte gekennzeichneten Stätten,
welche von der YDB-Research Group untersucht wurden, sowie mit acht weiteren Stätten
als blaue Punkte, die unabhängige Teams studiert haben. Zum Vergleich wurde hier - lila
markiert - auch das größte bisher bekannte, australasiatische Impakt-Streufeld eingezeichnet.

Sphärulen entstehen jedoch nicht nur bei kosmischen Kollisionen. Vulkanische Aktivität, Blitzeinschläge und Brände in Kohleflözen können alle die Entstehung solcher winzigen Kügelchen bewirken. Um daher zwischen Impaktsphärulen und jenen unterscheiden zu können, welche aufgrund anderer Prozesse geformt wurden, setzte das Forschungsteam Rasterelektronrenmikroskope and energiedispersive Spektrometrie zur Untersuchung von annähernd 700 Sphärulen-Proben ein, die aus der YDB-Schicht gesammelt wurden. Ferner stimmt die YDB-Schicht mit dem Ende der Clovis-Ära überein, und wird allgemein mit anderen Eigentümlichkeiten assoziiert, wie der überlagernden “black mat” – einer dünnen, dunklen und kohlenstoffreichen Sediment-Schicht – sowie mit dem jüngsten bekannten archäologischen Clovis-Material und Überresten von Megafauna, aber auch reichlich vorhandener Holzkohle, welche anzeigt, dass große Mengen an Biomasse infolge des Impakts gebrannt haben.

Die Resultate sind, laut Kennett, überwältigend. Die Untersuchungen der YDB-Sphärulen enthüllten, dass sie sich, während sie mit dem Sediment-Typ übereinstimmen, der zur Zeit des Impakts in den jeweiligen Gebieten auf der Erdoberfläche zu finden war, geochemisch von vulkanischem Material unterscheiden. Tests ihres Restmagnetismus´ – der verbleibende Magnetismus nach der Beseitigung eines elektrischen oder magnetischen Einflusses – zeigte zudem, dass diese Sphärulen sich nicht auf dem natürlichem Weg bei Einschlägen von Blitzen gebildet haben.

Abb. 4 Einige Examplare von Impakt-Sphärulen, die von verschiedenen
Fundstätten der Untersuchungsreihe stammen (Foto: YDB Research Group)

“Da die zur Bildung von Impaktsphärulen erforderlichen Temperaturen höher als 2200 Grad Celsius sind, schließen die Ergebnisse alles außer einem kosmischen Hochtemperatur-Impaktereignis als natürlichen Mechanismus zu Bildung geschmolzener Silica und anderer Mineralien aus”, erklärte Kennett. Experimente der Gruppe haben erstmalig gezeigt, dass silicareiche Sphärulen sich auch in Zusammenhang mit der Hochtemperatur-Verbrennung von Pflanzen formen können, wie Eichen, Kiefern und Schilfgräser [orig.: "reeds"; d.Ü.], weil diese bekanntlich biologisch gebildete Silica enthalten.

Des weiteren passen, der Studie zufolge, auch die Oberflächen-Texturen dieser Sphärulen zu Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeits-Impakten, und sie sind häufig mit anderen Sphärulen verschmolzen. Geschätzte 10 Millionen Tonnen von Impaktsphärulen wurden verstreut über die neun untersuchten Länder auf vier Kontinenten abgelagert. Indes ist der wirkliche Umfang des YDB-Streufelds noch unbekannt, was einen Impakt größeren Ausmaßes nahelegt.

“Auf geochemischen Vergleichsmessungen und morphologischen Beobachtungen basierend, liefert dieses Papier zwingende Beweise, um die alternativen Hypothesen auszumustern, dass jene YDB-Sphärulen durch vulkanische oder menschliche Aktivität gebildet wurden, oder durch die fortlaufende natürliche Ansammlung von kosmischem Staub, durch Blitzschläge, oder durch langsame geochemische Akkumulation in Sedimenten”, sagte Kennett.

“Weiterhin deuten diese Evidenzen auf ein größeren kosmischen Impakt als primäre Ursache für den tragischen Verlust von fast allen bemerkenswerten amerikanischen Großtieren hin, welche die Belastungen vieler eiszeitlicher Perioden überstanden hatten, nur um dann vor relativ kurzer Zeit durch dieses katastrophische Ereignis erledigt zu werden.”

Hier der Link zur originalen Pressemitteilung der UC Santa Barbara vom 21. Mai 2013