Klassische Krimis funktionieren, weil fast jede Figur am Ende ein Mordverdächtiger wird. Der Untergang der Nicht-Vogel-Dinosaurier sieht ganz ähnlich aus. Der Chicxulub-Effekt und seine Nachwirkungen haben eine große Anzahl potenziell tödlicher Verdächtiger hervorgebracht. aus? Ein riesiger Feuerball und ein gewaltiger Tsunami? Wilde Klimaschwankungen? Globale Waldbrände? Schwarzer Himmel behindert die Photosynthese? Alles oben erwähnte?
Die Modellierung dieser Effekte in Kombination mit Daten über das Muster des Aussterbens hat zu unterschiedlichen Meinungen darüber geführt, was sich als entscheidend für das Aussterben vieler Arten erwiesen hat. Bei der jüngsten Betrachtung des Aussterbens am Ende der Kreidezeit untersuchte ein größtenteils in Brüssel ansässiges Wissenschaftlerteam erneut Sedimente, die sich nach dem Einschlag ablagerten, und stellte fest, dass ein Großteil der Trümmer aus Feinstaub stammte. Wenn dieser Staub in Klimamodelle eingebracht wird, sinken die globalen Temperaturen um bis zu 25 Grad Celsius und die Photosynthese stoppt für etwa zwei Jahre.
Von Staub zu Staub
In den Jahren nach dem Einschlag war viel los in der Atmosphäre. Durch den Einschlag entstandene Trümmer wären in die Erdatmosphäre zurückgekehrt und hätten sich dabei zu feinen, schwefelreichen Gesteinspartikeln verbrannt. Die Hitze dieses Prozesses hätte zu massiven Waldbränden führen und viel Ruß in die Mischung einbringen können. Alles entstand aus Trümmern der Kollision, die in der Atmosphäre verblieben waren.
Dies hat zu der Idee des „Effektwinters“ geführt, bei dem weniger Sonnenlicht die Erde erreicht, was zu einem deutlichen Temperaturabfall und möglicherweise zum Stillstand der Photosynthese führt. Die drei Hauptbestandteile des atmosphärischen Staubs – Ruß, Gesteinsschutt und schwefelreiche Partikel – werden dafür verantwortlich gemacht, aber die Modellierung hat die Frage aufgeworfen, ob einer von ihnen in ausreichender Menge vorhanden ist, um einen Wintereinbruch auszulösen.
Um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, was vor sich geht, untersuchten die Forscher hinter dieser neuen Arbeit erneut Sedimente an einem Ort namens Tanis in North Dakota, wo Tsunami-Trümmer unmittelbar nach dem Aufprall an Land gespült wurden. Außerdem gefunden: Erschütterte Quarzkristalle, die innerhalb von Stunden direkt durch den Einschlag am Ort angekommen wären. Über all diesen Schichten aus Einschlagtrümmern befindet sich eine iridiumreiche Staubschicht, die größtenteils aus Silikatmaterialien besteht, die von der Einschlagstelle ausgeschleudert wurden und sich in den nächsten Jahren nach und nach absetzten.
Die Forscher scannten diese Schicht mit einem Laserbeugungsbildgerät und konnten so die Größe der Staubpartikel abschätzen, die diese Ablagerungen bildeten. Es stellte sich heraus, dass die durchschnittliche Partikelgröße viel kleiner war als von den meisten Untersuchungen angenommen, dass sie sich aus der Kollision ergeben würde. Diese geringere Größe wird sich darauf auswirken, wie lange der Staub in der Atmosphäre verbleibt und wie er mit dem Sonnenlicht interagiert.
Um zu verstehen, wie sich dies auf Ereignisse nach dem Chicxulub-Einschlag auswirkt, haben die Forscher es mit einem globalen Klimamodell verknüpft.
Die größte Freude
Die Forscher ermöglichten es dem Modell, einen stabilen Zustand für die Kontinentalbildung am Ende der Kreidezeit und die Zusammensetzung der Atmosphäre zu erreichen. Je nach Jahreszeit sind dadurch globale Temperaturen zwischen 15° und 19°C entstanden. Dann injizierten sie eine Menge Zeug in diese Atmosphäre, basierend auf anderswo erstellten Schätzungen: 1018 Gramm Silikatstaub, 1016 Gramm Ruß und 1017 Gramm Schwefeldioxid. Zum Vergleich führten sie außerdem Simulationen jedes einzelnen Aufpralltrümmers durch.
Die Auswirkungen waren dramatisch. In den extremsten Fällen des Klimamodells sanken die Temperaturen um bis zu 25 Grad Celsius. Die Bedingungen blieben mindestens fünf Jahre lang „extrem“, und die Temperaturen blieben etwa 20 Jahre lang unter den Bedingungen vor dem Aufprall.
Jede Art von Material hat eine unterschiedliche Halbwertszeit in der Atmosphäre und reagiert unterschiedlich auf Licht, sowohl auf einfallendes Sonnenlicht als auch auf Infrarotstrahlung, die von der Erde in den Weltraum wandert. Daher unterscheidet sich die Wirkung einer Mischung aus ihnen von der Wirkung jedes einzelnen Partikeltyps in der Atmosphäre. Die in dieser Arbeit verwendeten feinen Staubkörner blieben mehr als doppelt so lange in der Atmosphäre wie der in früheren Modellen untersuchte gröbere Staub.
Zusätzlich zum dramatischen Klimawandel schätzen Forscher, dass es weniger als zwei Wochen dauert, bis die Auswirkungen der Photosynthese weltweit zum Stillstand kommen. Es bleibt mindestens 1,7 Jahre lang von der Welt fern, bevor es während des Sommers auf der Südhalbkugel zu einer teilweisen Rückkehr kommt. (Dies steht im Einklang damit, dass das Aussterben auf der Nordhalbkugel schwerwiegender ist.) Die Photosynthese blieb bis zu vier Jahre nach dem Aufprall unterdrückt.
Die Ergebnisse helfen zu erklären, warum wissenschaftliche Verbrechen so schwer aufzuklären sind. Es genügte eine kleine Änderung der Größe der in Chicxulub hochgeschleuderten Partikel, um die Klimadynamik in den folgenden Jahren dramatisch zu verändern. Wir hoffen, dass uns Daten von anderen Standorten im Laufe der Zeit dabei helfen werden, die komplexen Ereignisse nach dem Aufprall zu klären.
Natürliche Geowissenschaften, 2023. DOI: 10.1038/s41561-023-01290-4 (Über digitale IDs).
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