Neue Studie liefert Hinweise auf Kometenexplosionen vor 12.800 Jahren

Forscher arbeiten weiter an der Argumentation für die Hypothese des Jüngeren Dryas-Einschlags. Diese geht davon aus, dass vor 12.800 Jahren ein zersplitterter Komet in die Erdatmosphäre einschlug und einen weitreichenden Klimawandel verursachte, der unter anderem zu einer abrupten Umkehr des Erwärmungstrends der Erde und zu einer anomalen, fast eiszeitlichen Periode namens Jüngere Dryas führte.

Nun berichten James Kennett, emeritierter Professor an der UC Santa Barbara, und seine Kollegen von der Präsenz von Proxies, die mit der kosmischen Explosion in Zusammenhang stehen und an mehreren verschiedenen Orten im Osten der USA (New Jersey, Maryland und South Carolina) verteilt sind. Dabei handelt es sich um Materialien, die auf die Kraft und Temperatur hinweisen, die bei einem solchen Ereignis auftreten, darunter Platin, Mikrokügelchen, Schmelzglas und schockgebrochener Quarz. Die Studie erscheint in der Zeitschrift Luftdetonationen und Kraterbildung.

„Wir haben herausgefunden, dass die Drücke und Temperaturen nicht typisch für große, kraterbildende Einschläge sind, sondern eher mit den so genannten ‚Touchdown‘-Luftexplosionen übereinstimmen, bei denen kaum Krater entstehen“, sagte Kennett.

Die Erde wird jeden Tag von Tonnen von Himmelsschutt in Form winziger Staubpartikel bombardiert. Am anderen Ende der Skala stehen die äußerst seltenen und katastrophalen Einschläge wie das Chicxulub-Ereignis, das vor 65 Millionen Jahren das Aussterben von Dinosauriern und anderen Arten verursachte. Sein 150 Kilometer breiter Einschlagskrater befindet sich auf der Halbinsel Yucatán in Mexiko.

Irgendwo dazwischen liegen die Einschläge, die zwar keine Krater auf der Erdoberfläche hinterlassen, aber dennoch Zerstörung verursachen. Die Druckwelle des Tunguska-Ereignisses von 1908 zerstörte 2.150 Quadratkilometer Wald, als der etwa 40 Meter große Asteroid knapp zehn Kilometer über der sibirischen Taiga mit der Atmosphäre kollidierte.

Der Komet, der für die Abkühlungsepisode in der Jüngeren Dryaszeit verantwortlich sein soll, war schätzungsweise 100 Kilometer breit – viel größer als das Tunguska-Objekt – und in Tausende von Stücken zerbrochen. Die mit der Explosion verbundene Sedimentschicht erstreckt sich über weite Teile der nördlichen Hemisphäre, kann aber auch an Orten südlich des Äquators gefunden werden. Diese Schicht enthält ungewöhnlich hohe Konzentrationen seltener Materialien, die mit kosmischen Einschlägen in Verbindung stehen, wie Iridium und Platin, sowie Materialien, die unter hohem Druck und hohen Temperaturen entstanden, wie magnetische Mikrokügelchen (abgekühlte Metalltröpfchen), Schmelzglas und Nanodiamanten.

Geschockter Quarz und amorphe Kieselsäure

Die Forscher interessieren sich besonders für das Vorkommen von schockiertem Quarz, der durch ein Muster von Linien, sogenannten Lamellen, gekennzeichnet ist. Diese zeigen Spannungen an, die groß genug sind, um die Kristallstruktur von Quarz, einem sehr harten Material, zu verformen. Diese „Crème de la Crème“ der Beweise für kosmische Einschläge findet sich in Einschlagskratern, allerdings hat sich die Verbindung von schockiertem Quarz mit kosmischen Luftexplosionen als größere Herausforderung erwiesen.

„In der extremen Form, etwa wenn ein Asteroid in die Erdoberfläche einschlägt, verlaufen alle Brüche sehr parallel“, erklärte Kennett. Im Bereich der kosmischen Luftexplosionen sind verschiedene Variablen vorhanden. „Wenn man darüber nachdenkt, variieren die Drücke und Temperaturen, die diese Brüche erzeugen, je nach Dichte, Eintrittswinkel, Höhe des Aufpralls und Größe des Impaktors.“

„Was wir fanden – und das ist charakteristisch für die Einschlagsschicht, die als Jüngere Dryas-Grenze bezeichnet wird – ist, dass wir zwar gelegentlich Beispiele des ‚traditionellen‘ Schockquarzes mit parallelen Brüchen in den Quarzkörnern sehen, aber meistens Körner, die nicht parallel sind“, sagte er. Diese Brüche sind in einem unregelmäßigen, netzartigen Muster aus sich kreuzenden, mäandernden Linien und oberflächlichen und unterirdischen Rissen zu sehen, im Gegensatz zu den parallelen und planaren Verformungen des durch Einschläge verursachten Schockquarzes, die man an Kratern findet. Diese subparallelen und subplanaren Verformungen sind größtenteils auf den relativ geringeren Druck zurückzuführen, der durch Explosionen entsteht, die über dem Boden stattfinden, im Gegensatz zu Einschlägen, die mit der Erde in Kontakt kommen, behaupten die Forscher.

Was diese Sedimente mit dem erschütterten Quarz an Kraterstellen gemeinsam haben, ist das Vorhandensein von amorphem Siliziumdioxid – geschmolzenem Glas – in diesen Rissen. Und das, sagen die Forscher, ist ein Beweis für die Kombination aus Druck und hohen Temperaturen (über 2000 Grad Celsius), die von einer Boliden-Luftexplosion in geringer Höhe herrühren könnten. Ähnliche gebrochene Quarzkörner und Schmelzglas wurden in aktuelleren Proben oberirdischer Explosionen gefunden, beispielsweise auf dem Atombombentestgelände Trinity in New Mexico. Die etwa 20 Kilotonnen schwere Bombe wurde auf einem 30,5 Meter hohen Turm gezündet.

Diese durch einen Schock bei niedrigerem Druck beschädigten Quarzkörner reihen sich in eine wachsende Reihe von Einschlags-Proxys ein, die zusammengenommen für einen zersplitterten Kometen sprechen, der nicht nur großflächige Brände verursachte, sondern auch einen abrupten Klimawandel, der das Aussterben von 35 Gattungen der Megafauna in Nordamerika, wie etwa den Mammuts und den Riesenfaultieren, zur Folge hatte und den Zusammenbruch einer blühenden menschlichen Kultur namens Clovis herbeiführte, so die Forscher.

„Es gibt eine ganze Reihe unterschiedlicher Schockquarze, daher müssen wir gut dokumentierte Belege dafür vorlegen, dass sie für die Interpretation kosmischer Einschläge tatsächlich von Bedeutung sind, auch wenn sie kein traditionelles Ereignis zur Bildung großer Krater widerspiegeln“, sagte Kennett. „Sie stammen von Luftexplosionen in sehr geringer Höhe, die mit ziemlicher Sicherheit mit Kometeneinschlägen in Zusammenhang stehen.“