Karte der Gravitationsanomalien in der Nähe des Chicxulub-Kraters; die weiße Linie zeigt die Küstenlinie an; die farbigen Kreise zeigen die Zentren des Kraters, des Gipfelrings und des Mantels an; weißes Dreieck bezeichnet die Bohrstelle der Expedition 364
Wissenschaftler modellierten den Fall des Asteroiden, der den Chicxulub-Einschlagskrater auf der Halbinsel Yucatan bildete, und fanden heraus, dass er in einem Winkel von 45 bis 60 Grad auf die Erdoberfläche fiel. Bei einem solchen Einfallswinkel wird die größte Menge an Schwefel und Kohlendioxid in die Atmosphäre emittiert, was zu einem erheblichen Klimawandel auf dem Planeten führen kann. Die erhaltenen Ergebnisse könnten daher ein weiteres Argument dafür sein, dass der Fall des Asteroiden zum Massensterben der Kreide-Paläogenese geführt hat, schreiben Wissenschaftler in Nature Communications.
Der Chicxulub-Einschlagskrater auf der Halbinsel Yucatan entstand vor etwa 66 Millionen Jahren durch den Fall eines Asteroiden mit einem Durchmesser von 10 bis 80 Kilometern. Der Krater hat einen Durchmesser von etwa 150 Kilometern und ist damit der zweitgrößte bekannte Krater der Erde und der einzige mit einem Spitzenring – einer kreisförmigen Struktur, die sich innerhalb des Kraters befindet und sein Zentrum umgibt.
Der größte Teil des Kraters befindet sich unter Sedimentgestein, so dass er erst vor relativ kurzer Zeit (1978) dank der Untersuchung geophysikalischer Daten entdeckt wurde. Der Fall eines so großen Körpers auf die Erdoberfläche sollte katastrophale Folgen für Klima und Leben gehabt haben, und das ungefähre Zusammenfallen des Alters des Kraters mit der Zeit des kreidezeitlich-paläogenen Massensterbens ließ die Hypothese aufkommen, dass es der Fall des Asteroiden, der zum Aussterben führte.
Wissenschaftler um Professor Gareth S. Collins vom Imperial College London simulierten den Fall des Asteroiden Chicxulub. Dazu nutzten sie Daten zu Gravitationsanomalien im Kraterbereich und Daten der Expedition 364 des International Ocean Discovery Program, die im Bereich des Spitzenring des Kraters.
Für die Simulation verwendeten die Forscher ein Programm, das entwickelt wurde, um die Physik von Kollisions- und Kraterprozessen zu berechnen. Der Asteroid wurde als Granitkugel modelliert und der Ort, an dem er fiel - als ebene Oberfläche, bestehend aus mehreren Schichten mit einer Krustendicke von 33 Kilometern. Die Flugbahn des Asteroiden wurde so modelliert, dass sie in vier Winkeln (90, 60, 45 und 30 Grad) fällt, wobei der Körperdurchmesser mit abnehmendem Aufprallwinkel zunimmt, um den Zielradius des resultierenden Kraters beizubehalten.
Das Ergebnis einer numerischen Simulation der Kraterentwicklung innerhalb von 5 Minuten ab dem Moment der Kollision. Der Durchmesser des fallenden Körpers beträgt 17 Kilometer, die Bewegungsgeschwindigkeit 12 Kilometer pro Sekunde. Sedimentgesteine sind hellbraun, grau ist die Erdkruste, dunkelgrau ist der Mantel, rot ist das durch Aufprall geschmolzene Material.
Das Ergebnis einer numerischen Simulation der Kraterentwicklung innerhalb von 5 Minuten ab dem Moment der Kollision. Der Durchmesser des fallenden Körpers beträgt 17 Kilometer, die Bewegungsgeschwindigkeit 12 Kilometer pro Sekunde. Sedimentgesteine sind hellbraun, grau ist die Erdkruste, dunkelgrau ist der Mantel, rot ist das durch Aufprall geschmolzene Material.
Das Ergebnis einer numerischen Simulation der Kraterentwicklung innerhalb von 5 Minuten ab dem Moment der Kollision. Der Durchmesser des fallenden Körpers beträgt 17 Kilometer, die Bewegungsgeschwindigkeit 12 Kilometer pro Sekunde. Sedimentgesteine sind hellbraun, grau ist die Erdkruste, dunkelgrau ist der Mantel, rot ist das durch Aufprall geschmolzene Material.
Das Ergebnis einer numerischen Simulation der Kraterentwicklung innerhalb von 5 Minuten ab dem Moment der Kollision. Der Durchmesser des fallenden Körpers beträgt 17 Kilometer, die Bewegungsgeschwindigkeit 12 Kilometer pro Sekunde. Sedimentgesteine sind hellbraun, grau ist die Erdkruste, dunkelgrau ist der Mantel, rot ist das durch Aufprall geschmolzene Material.
Das Hauptkriterium für den Vergleich der Simulation mit den tatsächlich beobachteten geologischen Merkmalen im Chicxulub-Gebiet war die Bewertung der relativen Lage von drei Zentren: dem geometrischen Zentrum des Kraters, dem Gipfelring und der Erhebung von dichten Mantelgesteinen, die sich 30 Kilometer unterhalb des Oberfläche. In einem echten Krater liegen diese drei Punkte praktisch auf derselben Linie, die sich in Richtung Nordosten nach Südwesten verlängert, während das Kraterzentrum zwischen den Zentren der Mantelanhebung und dem Gipfelring liegt.
Infolgedessen ähnelten das 60-Grad-Neigungs- und das Nordost-Neigungsmodell den beobachteten geologischen Merkmalen am ehesten. Das Einfallswinkelmodell von 45 Grad zeigte eine geringere Verschiebung des Zentrums der Mantelanhebung, aber auch innerhalb der Fehler, die mit Ungenauigkeiten bei der Bestimmung des Durchmessers des Kraters und der Lage seiner Elemente verbunden sind. Die mehr oder weniger symmetrische Verteilung der beim Aufprall von Gesteinen um den Krater geschmolzenen Auswürfe stimmt auch mit der steilen Neigung der Flugbahn des gefallenen Körpers überein, die in der Modellierung erhalten wurde.
Der Einschlagwinkel wirkt sich direkt auf die Masse des durch die Explosion verdunstenden Sedimentgesteins aus. Aufprallwinkel im Bereich von 30 bis 60 Grad führen nach bereits veröffentlichten Berechnungen zu den gravierendsten Klimaveränderungen der Erde. Die in die Atmosphäre emittierte Menge an Schwefel und Kohlendioxid pro Masseneinheit des gefallenen Körpers ist dabei zwei- bis dreimal höher als bei einem vertikalen Aufprall und um eine Größenordnung höher als in Szenarien mit sanften Winkeln von Inzidenz (15 Grad). Da der Einfallswinkel des Chicxulub-Asteroiden laut Modell 45-60 Grad beträgt, führte dieses Ereignis tatsächlich zur größtmöglichen Emission von Schwefel und Kohlendioxid. Dies wiederum könnte ein weiteres Argument dafür sein, dass es der Asteroid Chiksulub war, der zum Schlüsselfaktor für das Aussterben der Kreide-Paläogenese wurde.
Das Ereignis, das den Chicxulub-Krater bildete, hatte einen erheblichen Einfluss auf das Erdklima, und das damit verbundene Aussterben der Kreide-Paläogenese führte zum Aussterben vieler Arten, einschließlich der Säugetiere, deren Existenz laut Wissenschaftlern bedroht war. Doch nicht nur ein Asteroid kann zum Massensterben von Arten führen: In unserer Zeit sind durch den menschlichen Einfluss auf die Umwelt bis zu einer Million Arten vom Aussterben bedroht.
