Ein Schild mit der Aufschrift: "Morgen letzter Tag".

11.12.2012 | Von:
Arnold Hanslmeier

Kosmische Katastrophen

Die Lust an Katastrophen aus dem All ist groß in der heutigen Zeit: Man beachte nur die zahlreichen Filme über Themen wie Asteroidenimpakte, Sonnenstürme oder das Zusammenbrechen des Erdmagnetfeldes. Weltuntergangsprophezeihungen haben Konjunktur, und mittlerweile ist ein richtiges Geschäft daraus geworden. Aufgeheizt wird die Hysterie in diesem Jahr durch das Ende des Maya-Kalenders, welches als Ende der Welt missgedeutet wird.[1] Vorhersagen, die Welt gehe unter, hat es in der Geschichte der Menschheit viele gegeben, insbesondere die Jahrtausendwende wurde als Endzeitdatum strapaziert. Aber gibt es auch reale Bedrohungen, etwa durch kosmische Katastrophen? Als solche werden Katastrophen bezeichnet, die von außen auf die Erde einwirken oder bewirken, dass sich wichtige gegebene Größen der Erde ändern (wie beispielsweise das Magnetfeld oder die Rotation der Erde). In diesem Beitrag werden derartige Szenarien im Hinblick darauf untersucht, ob sie tatsächlich eine Gefahr für uns auf der Erde darstellen beziehungsweise wie wahrscheinlich sie überhaupt sind. Müssen wir uns demnächst vor einem Weltuntergang fürchten? Hat es kosmische Katastrophen im Verlauf der Erdgeschichte gegeben?

Entstehung der Erde und des Mondes

Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren ereignete sich im Universum etwas für uns Besonderes: Das Sonnensystem formte sich aus einem präsolaren Gas- und Staubnebel. Wir wissen durch Beobachtungen, dass die Bildung von Sternen keineswegs abgeschlossen ist, sondern dass sich auch heute noch Sterne und Planetensysteme bilden. Junge Sterne leuchten meist sehr schwach beziehungsweise Teile des Staubes leuchten im Infrarot-Licht. Mit Hilfe von Infrarotsatelliten hat man daher die Bildung von Planetensystemen untersucht. Die Entstehung von Sternen durch Kontraktion einer interstellaren Gaswolke lässt sich sehr einfach durch Computerrechnungen nachvollziehen. Die Bildung von Sternen aus einem Gas- und Staubnebel dauert im Vergleich zur Lebensdauer eines Sternes (unsere Sonne hat eine Lebensdauer von etwa 9 Milliarden Jahren) nur sehr kurz, einige Hunderttausend bis einige Millionen von Jahren.

Planeten entstehen ebenfalls in den frühen Phasen der Sternentwicklung. Zunächst formten sich Planetesimale, Meter bis einige Kilometer große Gesteins- und Eisbrocken, die kollidierten und so immer größere Klumpen bildeten. Selbst als durch solche Akkretion (Anwachsen) schon ein relativ großer Planet wie die Erde geformt war, gab es immer noch sehr häufig Einstürze von Restmaterial, das im Sonnensystem umher schwebte. Diese Phase der frühen Erdgeschichte bezeichnet man als kosmisches Bombardement. In dieser Zeit, als die Bildung der Erde bereits abgeschlossen war, also vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, kam es zu einer wahren Katastrophe im Sonnensystem. Die Erde stieß mit einem Planeten etwa von der Größe des Mars zusammen, und aus dem herausgeschlagenen Material bildete sich in wenigen Monaten unser Mond. Diese Annahme wird bestätigt durch die Tatsache, dass die Gesteine der Mondoberfläche, welche zum Beispiel die Apollo-Astronauten zur Erde gebracht haben, im Wesentlichen dieselbe Zusammensetzung und Isotopenanteile zeigen wie Gesteine des Erdmantels. Für die Erde blieb dieser Zusammenstoß nicht ohne Folgen. Vor allem wurde die Rotation der frühen Erde deutlich verlangsamt. Leben konnte es zur damaligen Zeit mit Sicherheit nicht auf der Erde geben, da die Erdoberfläche infolge des dauernden Bombardements glutflüssig war. Nicht nur die Erde war von einer solchen Katastrophe betroffen. Unser Nachbarplanet Venus rotiert sehr langsam und im entgegengesetzten Sinne zu seiner Umlaufrichtung um die Sonne, die Rotationsachse des Gasplaneten Uranus liegt fast in seiner Bahnebene um die Sonne, und es gibt weitere Beispiele von Besonderheiten in unserem Planetensystem, die man nur durch solche Riesenimpakte erklären kann.

Die Reste des kosmischen Bombardements kann man auch heute noch auf Oberflächen von Körpern im Sonnensystem beobachten, die keiner Verwitterung oder tektonischen Veränderungen ausgesetzt waren. Beinahe alle Krater der Mondoberfläche sind sehr alt und stammen aus dieser Zeit. Neben den von einigen Metern bis zu mehr als hundert Kilometern im Durchmesser reichenden Krater gibt es auch die sogenannten Mondmeere (lat. Maria), große ebene Flächen, die mit dunklen Basalten aufgefüllt worden sind. Die Oberfläche der Maria ist auffällig arm an Kratern, sie müssen also erst nach dem kosmischen Bombardement durch Einschläge von großen asteroidenähnlichen Objekten entstanden sein. Durch die beim Aufprall freiwerdende Energie wurde das Material aufgeschmolzen und der entstandene Krater mit Lava gefüllt. Auch auf der Erde gibt es Einschlagkrater, allerdings sind hier die Spuren durch Erosion (Wind, Wasser, Frost, tektonische Vorgänge) weitgehend verwischt.

Aussterben der Dinosaurier

Bis vor etwa 65 Millionen Jahren beherrschten die Dinosaurier das Leben auf der Erdoberfläche, doch dies änderte sich schlagartig. Innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes sind neben den Sauriern etwa 70 bis 80 Prozent aller damaligen Tier- und Pflanzenarten ausgestorben. Untersucht man Ablagerungen aus dieser Zeit, dann findet sich neben anderen Anomalien eine anomale Iridiumhäufigkeit. Iridium ist ein relativ schweres Metall, das in der Erdkruste nur sehr selten vorkommt. Grund dafür ist, dass in der Frühgeschichte die Erde weitgehend flüssig war und so die schwereren Metalle nach unten abgesunken sind. Diesen Prozess bezeichnet man als Differentiation. Alle erdähnlichen Planeten (Merkur, Venus, Erde und Mars) sind differenzierte Himmelskörper, die leichteren chemischen Elemente findet man an deren Oberflächen, die schwereren Elemente sind größtenteils in das Innere des Planetenkörpers durch die Schwerkraft abgesunken. Lag jedoch ein Himmelskörper unterhalb einer kritischen Größe, kam es nicht zu einem derartigen Differentiationsprozess. Ein Beispiel dafür sind Asteroiden, also Kleinplaneten. Bis auf wenige Ausnahmen liegen deren Durchmesser unterhalb von hundert Kilometern und deshalb kam es nie zu einer Trennung von leichten und schweren Elementen. Eine weltweit entdeckte, etwa 65 Millionen Jahre alte Schicht mit erhöhter Iridiumkonzentration deutet also auf den Impakt eines Asteroiden hin. Man kann aus der wenige Zentimeter umfassenden Dicke der Schicht auf die Masse und damit grob auf den Durchmesser des eingeschlagenen Körpers schließen: Er besaß einen Durchmesser von weniger als 15 Kilometern. Das sind typische Werte für kleine Asteroiden, von denen man heute sehr viele (mehrere Hunderttausend) kennt. Die einzige Unklarheit bestand noch darin, den Ort des Einsturzes zu finden. Durch Erdölbohrungen ist man dann eher zufällig auf einen heute unter dem Meer gelegenen Krater nahe der mexikanischen Halbinsel Yucatán gekommen, der als Chicxulub-Krater bezeichnet wird.

Der Einschlag eines Asteroiden vor 65 Millionen Jahren gilt als gesichert, allerdings gab es zu dieser Zeit auch eine Phase intensiven Vulkanismus im Hochland von Dekkan (Indien). Die dabei freigesetzten Staubteilchen und Asche könnten zu einer starken Absorption des Sonnenlichtes geführt haben und damit zu einer globalen Abkühlung. Einige Hypothesen gehen sogar davon aus, dass dieser Vulkanismus mit dem Asteroidenimpakt in Verbindung stehen könnten, also praktisch durch den Einschlag ausgelöst wurde.

Das Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren ist nicht die einzige Episode von Massensterben in der Erdgeschichte. Innerhalb der vergangenen 500 Millionen Jahre gab es mehrere Massensterben, bei denen bis zu 80 Prozent des tierischen und pflanzlichen Lebens vernichtet wurde. Vom Standpunkt der Evolution muss dies sogar als positiv gesehen werden. Neue Lebensformen entwickelten sich viel rascher, das Leben war gezwungen, sich in sehr kurzer Zeit den neuen klimatischen Gegebenheiten anzupassen, und nur solche Arten überlebten, die den Anpassungsprozess relativ schnell vollzogen. Der Darwin’sche Ausleseprozess wurde erheblich beschleunigt, und das Leben entwickelte sich nicht linear, sondern machte quasi einen Quantensprung.

Fußnoten

1.
Siehe dazu den Beitrag von Alex Gertschen in dieser Ausgabe (Anm. d. Red.).
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Autor: Arnold Hanslmeier für bpb.de
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