Es gab mehr als einen „Mörder“, der das Aussterben der Dinosaurier verursachte, und kürzlich sind neue Beweise aufgetaucht

Im Laufe der langen Evolutionsgeschichte der Erde sind viele urzeitliche Lebewesen aufgetaucht, die uns in Erstaunen versetzen, wie zum Beispiel Dinosaurier. Doch leider sind die meisten dieser urzeitlichen Lebewesen im Zuge größerer und kleinerer biologischer Aussterbeereignisse auf der Erde längst verschwunden. Die Dinosaurier starben beim Massenaussterben am Ende der Kreidezeit vor etwa 66 Millionen Jahren aus.

Obwohl die Öffentlichkeit aufgrund zahlreicher Filme und populärwissenschaftlicher Propaganda glaubt, dass das Massenaussterben in der Kreidezeit durch einen Asteroideneinschlag auf der Erde verursacht wurde, gibt es in der wissenschaftlichen Gemeinschaft tatsächlich immer noch große Kontroversen darüber. Auch Wissenschaftler suchen ständig nach Hinweisen auf den „wahren Täter“.

Die neueste Entdeckung ist, dass es mehr als einen „Mörder“ gab, der für das Aussterben der Dinosaurier verantwortlich war, und dass es sich möglicherweise um ein „Bandenverbrechen“ handelte.

Der wahre Schuldige des Aussterbens:

Vulkanausbruch oder Asteroideneinschlag?

Im Jahr 1978 legte der amerikanische Professor Dewey McLean erstmals seine Ansicht über die Ursache des Massenaussterbens am Ende der Kreidezeit dar: Es könnte durch einen großflächigen Vulkanausbruch auf der Erde verursacht worden sein , der eine große magmatische Provinz bilden würde und von Geologen leicht beobachtet werden könnte.

Eine große magmatische Provinz (LIP) ist eine große Ansammlung magmatischer Gesteine ​​in der Erdkruste, entweder intrusiv oder extrusiv. Der Begriff wurde erstmals 1992 verwendet, um eine magmatische Ansammlung von mehr als 100.000 km² zu beschreiben, bei der basische magmatische Gesteine ​​über einen geologischen Zeitraum von Millionen von Jahren oder weniger ausgebrochen oder in die Tiefe eingedrungen sind.

Die Deccan Large Igneous Province (DLIP) ist das Produkt massiver Eruptionen großer basaltischer Laven an der Kreide-/Paläogen-Grenze (K/Pg) und stellt mit einer Fläche von mehr als 500.000 km² eine der größten bekannten magmatischen Provinzen der Welt dar.

Die traditionelle Ansicht ist, dass in der Deccan Large Igneous Province große Mengen Treibhausgase ausgestoßen wurden, was damals zur Klimaerwärmung führte und möglicherweise zum Aussterben der Dinosaurier führte . Diese Ansicht wird durch die hochpräzise Zirkon-U-Pb-Datierung der Basaltvulkanasche des Dekkan zusätzlich gestützt.

Doch schon bald wurden andere Stimmen laut . Der amerikanische Physiker Luis Alvarez (Nobelpreisträger für Physik 1968) und sein Sohn Walter Alvarez entdeckten, dass die K/Pg-Grenzschichten im italienischen Gubbio einen ungewöhnlich hohen Iridiumgehalt aufweisen.

Iridium, ein Edelmetall der Platingruppe, kommt in der Erdkruste nicht in hohen Konzentrationen vor. Stattdessen kommt es in „außerirdischen Objekten“ wie Asteroiden in großen Mengen vor. Daher schlugen sie die Asteroideneinschlagstheorie vor, die bis heute Wirkung zeigt.

Diese dramatische Hypothese erregte rasch die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit und Wissenschaftler entdeckten in der Folgezeit weitere relevante Beweise , etwa Hinweise auf Asteroideneinschläge wie Tektite in Fischkiemen und Bernsteinfossilien in den Schichten am Schnittpunkt der K/Pg-Grenze.

Wissenschaftler identifizierten auch die Einschlagstelle, die sich auf der Halbinsel Yucatan im heutigen Mexiko befindet und Chicxulub-Krater genannt wurde. Dabei handelt es sich um einen Asteroiden mit einem Durchmesser von etwa 10 bis 15 Kilometern. Nach dem Einschlag bildete sich dieser große Krater mit einem Durchmesser von etwa 180 Kilometern und einer Tiefe von etwa 20 Kilometern.

Der Nobelpreisträger Luis Alvarez (links) und sein Sohn Walter Alvarez (rechts) machten 1981 ein Foto vor der K/Pg-Grenze in Italien (Fotoquelle: wikipedia.org)

Ein neuer Hinweis aus China

Li Sha, ein assoziierter Forscher am Nanjing Institute of Geology and Paleontology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, ist seit vielen Jahren an der Erforschung dieses „Familienmordfalls“ beteiligt. Das von ihr geleitete Forscherteam arbeitete mit Professor Wan Xiaoqiao von der China University of Geosciences (Peking) und anderen zusammen, um einem besonderen Hinweis zur Tatzeit nachzugehen: Quecksilber. Sie führten einen umfassenden Vergleich der Quecksilberaufzeichnungen in den marinen (ein allgemeiner Begriff für in der Meeresumwelt gebildete Sedimentphasen) und terrestrischen (ein allgemeiner Begriff für in der terrestrischen Umwelt gebildete Sedimentphasen) Schichten nahe der (K/Pg)-Grenze durch.

Quecksilber (Hg), allgemein als Quecksilber bekannt, ist das einzige Metall, das bei normaler Temperatur und normalem Druck in flüssiger Form vorliegt. Vulkanische Aktivitäten sind in der Erdgeschichte eine wichtige natürliche Quelle für Quecksilber. Quecksilberisotope können wirksame Informationen für die Rückverfolgung der Quecksilberquelle liefern. Daher werden sie von Wissenschaftlern häufig verwendet, um großflächige Vulkanausbrüche in der Erdgeschichte zu verfolgen .

Quecksilber hat 7 stabile Isotope (196Hg, 198Hg, 199Hg, 200Hg, 201Hg, 202Hg, 204Hg). Quecksilber ist eines der wenigen Metallelemente mit signifikanter Massenfraktionierung (abgekürzt als Hg-MDF, normalerweise ausgedrückt als δ202Hg) und ohne Massenfraktionierung (abgekürzt als Hg-MIF, normalerweise ausgedrückt als Δ199Hg).

Die Quecksilberisotopenfraktionierung kann in Massenfraktionierung (MDF) und massenunabhängige Fraktionierung (MIF) unterteilt werden. Hg-MDF ist mit einer Reihe physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse verbunden, während Hg-MIF hauptsächlich mit dem Photoreduktionsprozess von zweiwertigem Quecksilber (HgII) verbunden ist.

Quecksilberisotope aus vulkanischen Quellen liegen nahe Null. Landpflanzen absorbieren atmosphärisches Quecksilber durch ihre Stomata, was zur Retention eines Photoreduktionssignals in Blättern führen kann (negative MIF-Verzerrung), und diese Prozesse neigen dazu, negative MIF-Werte in kontinentalen Systemen (einschließlich Pflanzen, Kohle, Böden und Sedimenten) zu erzeugen. Wissenschaftler können die Quecksilberquelle zurückverfolgen, indem sie die numerischen Werte der Quecksilberisotope in Hg-MIF analysieren.

Die Forscher integrierten Daten aus 26 wichtigen Profilen und Bohrlöchern auf der ganzen Welt und stellten fest, dass die Quecksilberwerte vor oder an der K/Pg-Grenze, die durch den Basaltausbruch des Deccan verursacht wurde, ähnliche Trends aufwiesen wie die Quecksilberdaten an den Grenzen anderer Massenaussterbeereignisse im Phanerozoikum.

Die Basaltausbrüche im Dekkan sind für die Wissenschaftler von besonderem Interesse, da vulkanische Aktivität in der Geschichte schon oft mit Massenaussterben in Verbindung gebracht wurde. Diese Ausbrüche gehen oft mit erheblichen Umweltveränderungen und einem starken Rückgang der Artenvielfalt einher, weshalb die Rolle der Dekkan-Basalte beim Massenaussterben am Ende der Kreidezeit besonders wichtig ist.

Globale Aufzeichnung von Quecksilbertracern in der magmatischen Provinz Deccan (Bildquelle: Nanjing Institute of Paleontology)

Die Forscher verglichen die Quecksilberisotopenwerte in Profilen und Bohrlochproben aus dem Jiaolai-Becken und dem Songliao-Becken in China, Meghalaya auf dem Deccan-Plateau in Indien, StevnsKlin in Dänemark und Bottaccione in Italien und stellten fest, dass Hg-MIF nahe 0 lag, was darauf hindeutet, dass das Quecksilber von Vulkanen direkt aus dem Mantel befördert wurde, ohne dass es einer Photoreduktion (chemische Reduktion durch Lichtanregung) unterzogen wurde .

Darüber hinaus verglichen die Forscher auch die Quecksilberisotopenwerte in Profilen und Bohrlochproben aus dem Pingyi-Becken in China, Bidart in Frankreich, Padriciano in Italien und Bajada del Jagüel in Argentinien und stellten fest, dass Hg-MIF positiv war, was hauptsächlich auf eine Ablagerung von zweiwertigem Quecksilber hindeutet, die mit der Photoreduktion von Quecksilber zusammenhängt; während im Jhilmili-Profil in der Region des Deccan-Plateaus in Indien Hg-MIF negativ war, was vermutlich mit der Zufuhr von terrestrischem Material durch Vulkane zusammenhängt. Da terrestrische Materialien (wie Erde und Vegetation) Quecksilber hauptsächlich durch Hg(0)-Ablagerungen in der Atmosphäre aufnehmen, sind Quecksilberisotope im Allgemeinen negativ.

Schematische Darstellung der geologischen Umgebung, dargestellt durch verschiedene Quecksilberanomalien, die durch vulkanische Aktivität verursacht werden (Bildquelle: Nanjing Institute of Paleontology)

Organismen am Ende der Kreidezeit

Es gibt mehr als einen Schuldigen für das Massensterben

Schöne et al. (2019) verwendeten die Uran-Blei-Zirkon-Datierung und fanden heraus, dass es während des Ausbruchs des Deccan-Basalts zu vier Perioden mit großen Eruptionsvolumina kam – diese werden als die vier Episoden der Deccan-Basalte bezeichnet.

Quecksilberstudien haben gezeigt, dass Quecksilberaufzeichnungen in weltweit verteilten Profilen/Bohrlöchern den ersten beiden Episoden des Dekkan-Vulkanismus entsprechen: Die erste Episode ist das Dekkan-Basaltausbruchsereignis, das sich vor etwa 66,3 bis 66,15 Millionen Jahren ereignete. Dieser Ausbruch führte zur Freisetzung großer Mengen Kohlendioxid und anderer Treibhausgase und verursachte die späte Kreidezeitliche Erwärmung , die auch das teilweise Aussterben, die Verkümmerung und die Verbreitung katastrophaler Arten unter den marinen planktonischen Foraminiferen zur Folge hatte (als katastrophale Arten gelten jene Arten, die sich nach einer erheblichen Störung eines Ökosystems oder einem katastrophalen Ereignis wie einem Massenaussterben schnell ausbreiten und die Oberhand gewinnen können).

Noch schrecklicher war jedoch der zweite Basaltausbruch im Dekkan, der vor etwa 66,1 bis 66 Millionen Jahren andauerte. Der gewaltige Ausbruch verursachte nicht nur enorme Klimaschwankungen, sondern führte auch zu einer großflächigen Versauerung der Ozeane . Unter dem Achterbahn-ähnlichen Klimawandel und der extrem rauen und instabilen Umwelt begann die biologische Welt in einer Kettenreaktion zusammenzubrechen und zahlreiche Arten begannen zu schrumpfen und auszusterben. Vor diesem Hintergrund war der Asteroideneinschlag der Tropfen, der das Fass zum Überlaufen brachte und den Lebewesen der Kreidezeit einen tödlichen Schlag versetzte.

Bildnachweis: National Science Foundation, Zina Deretsky

Asteroideneinschläge haben extreme Auswirkungen auf die Umwelt der Erde. Im Moment des Aufpralls können die hohe Temperatur und die Stoßwelle einen Großteil des Lebens in der Nähe des Aufprallbereichs sofort zerstören, und selbst Mikroorganismen können nicht überleben.

Dieser gewaltige Aufprall hatte auf der Oberfläche einen riesigen Krater mit einem Durchmesser von fast 180 Kilometern hinterlassen, gewaltige Tsunamis und Erdbebenketten weiteten das Ausmaß der Katastrophe noch weiter aus und führten zum Tod weiterer Lebewesen. Als dann das hochgehobene Aufprallobjekt herunterfiel, regnete es Feuer auf die Erde. Große Pflanzenflächen gerieten in Brand und die Erde brannte buchstäblich. Außerdem wurden große Mengen Kohlendioxid und Sulfid in die Atmosphäre freigesetzt, wodurch Schwefelsäureaerosole entstanden, die sich über die ganze Welt verbreiteten. Gleichzeitig verdeckte die enorme Staub- und Schuttmenge, die der Einschlag verursachte, die Sonne – die Erde könnte viele Jahre lang im Dunkeln gelegen haben.

Diese langfristige Blockade des Sonnenlichts beeinträchtigt die Primärproduzenten im Meer und an Land, wie Phytoplankton und Vegetation, erheblich und führt zum Zusammenbruch der gesamten Nahrungskette. Mit dem Rückgang der Primärproduzenten geriet die Biosphäre in eine anhaltende Hungersnot, was den Verlust der Artenvielfalt noch weiter verschärfte.

KI-generierter Chicxulub-Krater vor 66 Millionen Jahren, kurz nach dem Einschlag (Bildnachweis: DALL·E)

Der Prozess des Massenaussterbens in der Kreidezeit, den chinesische Wissenschaftler auf Grundlage von Quecksilberdaten rekonstruierten, beruhte letztlich darauf, dass die heftige vulkanische Aktivität auf dem Dekkan-Plateau in Indien zunächst einen weltweiten Rückgang der Artenvielfalt auslöste und der Asteroideneinschlag ihm dann den Todesstoß versetzte.

Obwohl der Fall gelöst wurde, wurden die Quecksilberaufzeichnungen der dritten (vor etwa 65,9 bis 65,8 Millionen Jahren) und vierten (vor etwa 65,6 bis 65,5 Millionen Jahren) vulkanischen Aktivität des Dekkan noch nicht entdeckt, und es bleibt abzuwarten, ob zukünftige Wissenschaftler weiterhin hart arbeiten werden.

Verweise

[1]Li, S.*, Grasby, SE, Zhao, Veranstaltung. Geologie 50, 1140–1144.

[2]Li, S. *, Grasby, SE, Xing, Y., Jarzembowski, EA, Wang, Q., Zhang, H. Wan, X., Wang, B., 2024. Quecksilbergehalte und Isotopenverhältnisse in marinen und terrestrischen Archiven an der Grenze zwischen Kreide und Paläozän. Earth-Science Reviews 248, 104635.

Planung und Produktion

Quelle: Science Academy (ID:kexuedayuan)

Autor: Wang Guanqun, Liu Yun und Li Sha

Herausgeber: Yinuo

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin