Der für das Dinosaurier-Aussterben verantwortliche Asteroid kühlte die Erde stärker ab als gedacht

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Laut neuen Forschungsergebnissen entließ der Einschlag des Asteroiden der den Chicxulub-Krater auf der mexikanischen Halbinsel Yucatán verursachte und zum Massenaussterben der Dinosaurier vor rund 66 Millionen Jahren beitrug, bei weitem mehr klimawirksames Schwefelgas als bislang angenommen wurde.
Der Asteroid der damals auf die Erde aufschlug hatte einen Durchmesser von 12 Kilometern und sein Einschlag  globale Konsequenzen: Unmengen an Staub, Schwefel und Kohlenstoffdioxid wurden in die Atmosphäre geschleudert und verdunkelten die Sonne, die Temperaturen auf der Erde sanken um bis zu 26 Grad Celsius und diese Minustemperaturen hielten für mindestens drei Jahren nach dem Einschlag an.

Eine neue Studie trifft eine weitaus präzisere Abschätzung wieviel Schwefelgas und Kohlenstoffdioxid unmittelbar nach dem Aufprall des Asteroiden durch verdampftes Gestein in die Erdatmosphäre ausgestoßen wurden.
Die Autoren der Studie schätzen, dass mehr als dreimal soviel Schwefel in die Luft übertrat wie in bisherigen Modellen angenommen wurde und die dadurch nachfolgende Kälteperiode noch bei weitem kälter war, als man bisher gedacht hat.

an der Kreide-Paläogen-Grenze schlug ein Asteroid auf die Halbinsel Yucatán ein und initiierte ein dramatisches Massenaussterben.

Nach Meinung von Joanna Morgan, eine der Autorinnen und Geophysikerin am Imperial College in London, unterstützt die neue Studie die Hypothese, die besagt, dass der Asteroideneinschlag eine bedeutende Rolle für das Massenaussterben an der Kreide-Paläogen-Grenze spielte dem annähernd Dreiviertel aller Pflanzen- und Tierspezies  zum Opfer fielen.

„Viele Klimamodelle können gegenwärtig nicht alle Konsequenzen des Chicxulub-Einschlags berücksichtigen, durch die Ungewissheit wieviel Gas anfänglich emittiert wurde“, sagt Morgan. „Wir wollen das Thema dieses bedeutsamen Ereignisses wieder aufgreifen und unser Kollisionsmodell präzisieren, um die unmittelbaren Folgen auf die Atmosphäre besser begreifen zu können.“

Nach Meinung des Klimaforschers Georg Feulner vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung könnte die neue Studie  Wissenschaftlern  helfen, endlich zu erfassen, wie radikal sich das Klima der Erde nach der Kollision änderte. Feulner betont, dass die Studie neue Einblicke gewähren kann, wie sich das Klima und das Ökosystem der Erde durch Aufprall-Ereignisse verändern kann:

„Die Schlüsselentdeckung der Studie ist, dass wesentlich mehr Schwefel und eine geringere Menge Kohlenstoffdioxid emittiert wurde,  als frühere Forschungsergebnisse berichteten. Diese verbesserten Abschätzungen haben eine enorme Tragweite in Bezug auf die klimatischen Konsequenzen des Einschlags, welcher, anders als bisher angenommen, noch viel dramatischer gewesen sein kann“, so Feulner.

Für ihre Forschungen benutzten die Wissenschaftler eine Computersimulation die den Druck der Schockwellen misst die bei dem Einschlag erzeugt wurden, und maßen so die Menge an Gas die dabei freigesetzt wurde. Sie untersuchten dabei verschiedene Einschlagsszenarien indem sie Variablen, wie z.B. den Einschlagswinkel und die Zusammensetzung des getroffenen Gesteins, austauschten um somit Ungewissheiten in ihren Berechnungen zu reduzieren.

Das Ergebnis:
Bei dem Asteroiden-Einschlag wurden ungefähr 325 Gigatonnen (325 x 109 t) Schwefel und 425 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid, mehr als 10 Mal so viel wie die anthropogenen CO2-Emissionen des Jahres 2014,  in die Atmosphäre entlassen. Früheren Studien, die in Geophysical Research Letters veröffentlicht wurden, lagen Berechnungen von nur 100 Gigatonnen Schwefel aber 1400 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid zugrunde.

Die Methoden der neuen Studien stechen heraus, da sie sicherstellen, dass nur Gase in den Berechnungen berücksichtigt werden, die beim Auswurf eine Mindestgeschwindigkeit von einem Kilometer pro Sekunde erreichen.  Laut Natalia Artemieva, sen. Wissenschaftlerin des Planetary Science Institute in Tucson, Arizona und Co-Autorin der neuen Studie, erreichten Gase, die eine geringere Geschwindigkeit aufwiesen, nicht genug Höhe, um in der Atmosphäre zu verbleiben und das Klima zu beeinflussen.

„Ältere Modelle des Impacts hatten nicht genug Rechenkraft und man war gezwungen anzunehmen, dass all das Gas die Atmosphäre erreichte, das beschränkte die Genauigkeit älterer Forschungen in dem Bereich“, so Artemieva.

Die Autoren stützten ihr Modell auf aktualisierte Schätzungen des Einschlagwinkels: Ging man in älteren Studien davon aus, dass der Asteroid die Erdoberfläche im Winkel von 90 Grad traf, so geht man in jüngster Zeit hingegen davon aus, dass der Einschlagswinkel ungefähr bei 60 Grad lag, dieser revidierte Winkel führt dazu, dass man in den Berechnungen laut Morgan eine höhere Menge Schwefel erhält.

Die Autoren haben nicht modelliert um wieviel Grad kälter die Erde gewesen ist, doch ausgehend von den Abkühlungswerten älterer Studien kann davon ausgegangen werden, dass bei solch extremen Mengen an Schwefelgas die Abkühlung ganz enorm gewesen sein muss.
Feulner erklärt, dass das Schwefelgas einen Großteil des Sonnenlichts abgeblockt haben muss, folglich ist von etlichen Jahren mit extrem niedrigen Temperaturen auszugehen, wesentlich kälter als in den bisherigen Studien angenommen wurde. Die fehlende Sonneneinstrahlung und die veränderten Strömungsmuster in der ozeanischen Zirkulation würden zudem das Pflanzenleben und die marine Biosphäre vernichtet haben.
Feulner betont weiter, dass der Einfluss des Kohlenstoffdioxids wohl zu einer langfristigen Erderwärmung geführt hätte, dieser Effekt aber im Vergleich zu dem des Schwefelgases zu vernachlässigen sei und nicht überwiegt hätte.

Zusätzlich zum besseren Verständnis des Chicxulub-Ereignisses könnte die neue Studie auch dazu dienen, die Menge an Gas die bei anderen großen Impacts freigesetzt wurde, zu berechnen. Beispielsweise berechneten die Autoren auch die Menge an Kohlenstoffdioxid die beim Einschlag des Meteoriten der das Nördlinger Ries formte (vor etwa 14,6 Millionen Jahren) in die Atmosphäre freigesetzt wurde, ihr Ergebnis beträgt 1,3 Gigatonnen CO2. Diese Menge hatte schätzungsweise nur einen sehr geringen Effekt auf das Klima; grundsätzlich könnte die neue Berechnungsmethode dabei helfen in der Zukunft die klimatischen Effekte größerer Einschläge zu berechnen.

Die Studie wurde Ende Oktober diesen Jahres in Geophysical Research Letters, einem Journal der  American Geophysical Union, veröffentlicht.

Quelle: off. Pn. der American Geophysical Union
Publikation: Natalia Artemieva, Joanna Morgan. Quantifying the Release of Climate-Active Gases by Large Meteorite Impacts With a Case Study of Chicxulub. Geophysical Research Letters, 2017; DOI: 10.1002/2017GL074879

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Ariane Paninski

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