Das Ende der Kreidezeit vor 66 Millionen Jahren war eine harte Zeit, um auf der Erde zu leben.
Fast gleichzeitig ereigneten sich drei globale Katastrophen: Der Chicxulub-Meteorit schlug in die heutige mexikanische Halbinsel Yucatan ein, die massive Vulkanprovinz Deccan Traps im heutigen Indien brach aus und drei Viertel der Pflanzen und Tiere der Erde, darunter alle Nicht-Vogel-Dinosaurier. ausgestorben Das gleichzeitige Auftreten dieser drei Ereignisse in der Geschichte unseres Planeten hat eine jahrzehntelange Debatte über Kausalzusammenhänge ausgelöst. Entweder eine große Folge von Vulkanausbrüchen oder ein außerirdischer Einschlag könnten möglicherweise zu einem Massensterben führen - aber waren sie alle irgendwie miteinander verbunden?
Als Erdwissenschaftler haben wir Grund zu der Annahme, dass es ein weiteres Ereignis geben könnte, das in die Liste aufgenommen werden könnte. Unsere neue, in Science Advances veröffentlichte Studie zeigt, dass der Chicxulub-Aufprall möglicherweise eine zusätzliche vulkanische Aktivität ausgelöst hat, die weit entfernt von den Deccan-Fallen liegt - entlang zehntausender Meilen von Unterwasser-Vulkankämmen, die an den Rändern von tektonischen Platten liegen. Der Meteoriteneinschlag verursachte große seismische Wellen, die sich um den Globus bewegten und anscheinend in der Lage waren, Magma aus dem Mantel in die ozeanische Kruste zu spülen. Dies wäre vermutlich eine schlechtere Nachricht für die Dinosaurier und andere Flora und Fauna der Zeit.
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Es ist bekannt, dass seismische Aktivitäten eine Vielzahl von hydrologischen Phänomenen und manchmal sogar Vulkanausbrüche auslösen können. Nach den großen Erdbeben in der Nähe können trockene Bäche fließen, die Brunnenhöhe kann steigen oder fallen, und manchmal brechen Geysire aus. Seismizität löst auch vulkanische Aktivitäten aus, aber nur unter den richtigen Bedingungen - nur etwa 0, 4 Prozent der explosiven Vulkanausbrüche können durch große Erdbeben ausgelöst werden.
Könnte das massive Erdbeben, das beim Einschlag des Chicxulub-Meteoriten auf die Erde verursacht wurde, mit den anhaltenden Ausbrüchen in den Deccan-Fallen zusammenhängen? Diese vulkanische Provinz bedeckte einen Großteil Indiens in weniger als einer Million Jahren mit Lavaflüssen. Ein von der University of California in Berkeley geführtes Forscherteam (darunter einer von uns, Leif Karlstrom) hat die Möglichkeit einer Verbindung zwischen diesen beiden Ereignissen erneut untersucht.
Die jüngsten Versuche, diese Eruptionen zu datieren, haben eindeutig gezeigt, dass die Deccan-Fallen Lava ausspeisten, bevor der Meteoriteneinschlag und das Massensterben eintraten. Die von Berkeley durchgeführte Studie legte jedoch nahe, dass der Chicxulub-Aufprall einen raschen Anstieg ihrer Eruptionsrate auslöste. Wenn dies zutrifft, könnten alle drei Ereignisse möglicherweise miteinander verbunden sein: Dem Aufprall würde eine beschleunigte vulkanische Aktivität folgen, die zum Massenaussterben beitragen könnte.
Unterwasser-Lava fließt zwischen tektonischen Platten hervor, wie bei Axial Seamount, wo sie auf älteren Lava liegt. (Bill Chadwick, Oregon State University, und ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution, CC BY-ND) **********
Wenn die Triggering-by-Impact-Hypothese richtig ist, würden wir erwarten, dass auch andere vulkanische Systeme ausgelöst worden wären.
Zu jedem Zeitpunkt findet der größte Teil der vulkanischen Aktivität auf der Erde nicht in Fluten von Magma oder in Explosionen wie am Mount St. Helens statt, die den gesamten Kontinent bedecken. Es ist auf dem Meeresboden, wo sich die tektonischen Platten ausbreiten. Während sich die Erdkruste spaltet, steigt die meist feste Mantelschicht an, um den entstandenen Raum zu füllen. Es schmilzt, während es sich auf dem Weg nach oben dekomprimiert.
Illustration eines Mittelozeanergrats, bei dem Magma aus dem Mantel steigt und durch die Kruste an der Grenze zwischen tektonischen Platten ausbricht. (Hintergrund: E. Paul Oberlander, WHOI Graphic Services. Inset, Bill Chadwick, Oregon State University, und ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution. Modifiziert von Joseph Byrnes, CC BY-ND) Dieses neue Magma sickert an die Oberfläche und treibt die Vulkanaktivität entlang der sogenannten Mittelmeerkämme nahezu kontinuierlich an. Dieser Prozess erzeugt praktisch die gesamte Kruste auf dem Grund des Ozeans. Da das Alter des Meeresbodens relativ gut bekannt ist, wird die über 100 Millionen Jahre zurückreichende Aktivität des ozeanischen Vulkans dokumentiert. Diese bemerkenswerte Aufzeichnung der vulkanischen Aktivität bietet die Gelegenheit, die auslösende Hypothese zu testen.
In unserer neuen Studie haben wir öffentlich verfügbare Datensätze verwendet, um die Struktur des Meeresbodens aufzuzeichnen, der sich über 100 Millionen Jahre erstreckt. Da es für Mars und Venus weltweit bessere topografische Karten als für den Erdboden gibt, mussten wir indirekte Methoden anwenden, um nach Variationen der Meeresbodenstrukturen zu suchen.
Kleinste Schwankungen der Schwerkraft an verschiedenen Orten, wie sie von Satelliten gemessen werden, bilden das erforderliche Kartierungswerkzeug. Spots, an denen sich übermäßig viel Gestein auf dem Meeresboden befindet, wie Sie es von einer beschleunigten vulkanischen Aktivität erwarten, messen das Erdschwerefeld etwas stärker.
Die Zeit mit den kleinsten strukturellen Anomalien auf dem Meeresboden - das sind 8 Prozent mehr Massenanomalien als im Durchschnitt - liegt bei 66 Millionen Jahren und fällt mit dem Alter des Chicxulub-Meteoriteneinschlags zusammen. (Byrnes und Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) Anschließend überprüften wir die Aufzeichnungen dieser „Schwerkraftanomalien“, um festzustellen, ob sich die Struktur des Meeresbodens schnell geändert hat. Wir fanden eine ungewöhnliche Häufigkeit dieser kleinen strukturellen Anomalien auf dem Meeresboden, die innerhalb von 1 Million Jahren nach dem Chicxulub-Aufprall auftraten. Die Schwerkraftanomalien stimmen mit etwa 200 m hohen Haufen überschüssigen Materials überein, die auf dem 66 Millionen Jahre alten Meeresboden im Indischen und Pazifischen Ozean liegen.
Das Gesamtvolumen des überschüssigen Materials ist schwer zu bestimmen, da eine große Menge Magma in die untere Kruste injiziert worden sein könnte, wo es eine schwächere Gravitationssignatur hätte. Wir schätzen jedoch, dass um die Zeit des Chicxulub-Aufpralls rund um den Globus in der Größenordnung von 23.000 bis 230.000 Kubikmeilen Magma aus den mittelozeanischen Kämmen ausbrach. Dies ist vergleichbar mit den größten Eruptionsereignissen in der 4, 5-Milliarden-Jahr-Geschichte der Erde, einschließlich der Deccan-Fallen.
Punkte markieren Gebiete auf dem Meeresboden, die zum Zeitpunkt des Chicxulub-Aufpralls vor 66 Millionen Jahren eine hohe Ausbreitungsrate aufwiesen. Farben geben die maximale Schwerkraftanomalie innerhalb von 2 Grad an. (Byrnes und Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Unsere Beobachtungen legen die folgende Abfolge von Ereignissen am Ende der Kreidezeit nahe. Vor etwas mehr als 66 Millionen Jahren brechen die Deccan-Fallen aus - wahrscheinlich ausgelöst durch eine heiße Gesteinsfahne, die aus dem Erdkern aufsteigt, ähnlich wie das, was heute unter Hawaii oder Yellowstone geschieht und auf die Seite der tektonischen Platte Indiens prallt. Die Mittelmeerkämme und Dinosaurier üben ihre normale Aktivität aus.
Ungefähr 250.000 Jahre später stößt Chicxulub vor der Küste Mexikos vor. Der Aufprall verursacht eine massive Störung des Erdklimas und injiziert Partikel in die Atmosphäre, die sich schließlich in einer Tonschicht absetzen, die sich auf dem Planeten befindet. Nach dem Aufprall beschleunigt sich die vulkanische Aktivität für vielleicht Zehntausende von Jahren. Die Mittelmeerkämme brechen große Mengen Magma aus, während die Ausbrüche der Deccan-Fallen Lava über einen Großteil des indischen Subkontinents spülen. Am Ende sind drei Viertel der Pflanzen- und Tierarten der Erde verschwunden; Die einzigen verbleibenden Dinosaurier sind die gefiederten, fliegenden Arten, die normalerweise als Vögel bezeichnet werden.
Ziel ist es nun, unser Verständnis jedes Ereignisses und seiner Wechselwirkungen weiter zu verfeinern. Gab es genug Aktivitäten auf den mittelozeanischen Graten, um zum Massensterben beizutragen, oder war der ausgelöste U-Boot-Vulkanismus nur ein Symptom für eine bedeutendere Erkrankung des Planeten? Wurden andere Vulkansysteme durch den Chicxulub-Aufprall ausgelöst? Was spielte eine größere Rolle bei der Bekämpfung des Aussterbens: der Vulkanismus oder der Meteor?
Es ist klar, dass diese neue Forschung auf globale Zusammenhänge zwischen Katastrophen hinweist, eine gute Erinnerung daran, dass Ereignisse auf der anderen Seite des Planeten überall spürbare Auswirkungen haben können.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
Leif Karlstrom, Assistenzprofessor für Geowissenschaften, University of Oregon
Joseph Byrnes, Postdoktorand für Geowissenschaften, University of Minnesota
