mini|Der Chicxulub-Krater
Der Chicxulub-Krater (nach dem Ort Chicxulub Pueblo, von Mayathan Ch’ik Xulub [], ch’ik „Floh, Zecke“, xulub’ „Teufel, Dämon, Horn“)Victoria Bricker, A Dictionary of The Maya Language As Spoken in Hocaba, Yucatan ist ein 66 Millionen Jahre alter Einschlagkrater mit ca. 180 km Durchmesser im Norden der Halbinsel Yucatán in Nordamerika (Mexiko). Da er unter mächtigen Sedimentgesteinen begraben und nicht erodiert ist, zählt er zu den besterhaltenen großen Einschlagkratern der Erde. Im Zusammenhang mit der Kreide-Paläogen-Grenze wird er mit dem Aussterben der meisten Dinosaurier und eines großen Teils der mesozoischen Tier- und Pflanzenwelt während des Übergangs zum Känozoikum in Verbindung gebracht.
Lage, Größe und Identifizierung des Kraters Das Zentrum des Chicxulub-Kraters liegt an der yukatekischen Küste, ungefähr unter der namengebenden Ortschaft Chicxulub Puerto, nördlich von Mérida. Während sich der Südteil der Impaktstruktur im Gebiet des Bundesstaates Yucatán befindet, erstreckt sich ihr nördlicher Bereich in den Golf von Mexiko hinaus. Vom Rand des Kraters hin zu dessen Zentrum steigt die Mächtigkeit der darüber abgelagerten känozoischen Sedimentschichten von etwa 300 auf 1000 Meter.
Der Krater wurde mittels der Vermessung von magnetischen und gravitativen Anomalien im Jahr 1991 nachgewiesen und eindeutig als Impaktkrater identifiziert.(abgerufen am 10. Dezember 2015) Er bildet ein nahezu kreisförmiges, etwa 180 km durchmessendes Becken mit Zentralberg und innerer Ringstruktur. Die festgestellten Gravitationsanomalien führten zu der Annahme, dass der Krater mindestens drei Ringe und vermutlich noch einen zusätzlichen äußeren Ring mit ca. 300 km Durchmesser besitzt.(abgerufen am 10. Dezember 2015) Die Kratertiefe beträgt 10 km (unmittelbar nach dem Einschlag 30 bis 35 km). Da das Größenverhältnis von einem Impaktor zum erzeugten Einschlagkrater meistens zwischen 1:10 und 1:20 liegt, dürfte der Durchmesser des damaligen Asteroiden oder Kometen etwa 10 bis 15 km betragen haben.
An der Oberfläche ist von diesem drittgrößten Impaktkrater der Erde wenig zu bemerken, da der Norden von Yucatán sehr flach ist. Allerdings haben Untersuchungen gezeigt, dass leichte Bodenerhebungen nahezu halbkreisförmige Strukturen bilden und die Stärke der tropischen Bodenbildung ebenfalls den früheren Krater nachzeichnet.(abgerufen am 10. Dezember 2015) Außerdem existiert bei einem Radius von etwa 83 km (Durchmesser von 166 km) eine konzentrische, perlschnurartige Aufreihung der für dieses Karstgebiet typischen Cenoten.Pope et al., 1991; Hildebrand et al., 1995 Die Daten der Shuttle Radar Topography Mission zeigen ebenfalls eine deutliche halbkreisförmige Topographie im Bereich der Impaktstruktur.(abgerufen am 10. Dezember 2015)PIA03381: Shaded Relief with Height as Color and Landsat, Yucatan Peninsula, Mexico, NASA-photojournal, Jet Propulsion Laboratory, Kalifornien, abgerufen am 14. Juni 2008 Eine durch geophysikalische Beobachtungen unterstützte 3D-Simulation legt nahe, dass der Aufprall aus Nordosten erfolgte, mit einem Winkel von etwa 45° bis 60° gegen die Horizontale.
Erforschung des Chicxulub-Kraters Die Bedeckung des Chicxulub-Einschlagkraters mit mächtigen jüngeren Sedimentgesteinen hat nicht nur dessen Entdeckung verzögert, sondern erschwert auch seine Erforschung und macht geologische Kernbohrungen extrem teuer.
Forschungsgeschichte Die Entdeckungsgeschichte des Chicxulub-Kraters begann in den 1940er-Jahren, als Geophysiker der staatlichen mexikanischen Erdölgesellschaft PEMEX während einer flugzeuggestützten Sondierung im Gebiet von Mérida eine ungewöhnliche gravitative und magnetische Anomalie feststellten. In der Hoffnung, auf eine Erdöllagerstätte zu stoßen, führte man in den 1950er-Jahren mehrere Bohrungen durch. Doch kam dabei kein Erdöl zu Tage, sondern für die Yucatán-Plattform untypische Gesteine, ähnlich dem Andesit. Da die meisten Geologen zu jener Zeit mit dem Phänomen von Einschlagkratern nicht vertraut waren, wurde in der ersten international zugänglichen Bestandsaufnahme von López Ramos (1975) die Untergrundstruktur als Vulkan gedeutet, der in die Sedimentgesteine der Kreide eingedrungen sei. Die Geophysiker Penfield und Camargo äußerten 1981 auf einem geophysikalischen Kongress erstmals die Vermutung, es könnte sich hierbei um einen Meteoritenkrater handeln. Ihre Idee fand jedoch vorerst wenig Resonanz.
mini|Computergenerierte Karte des Chicxulub-Kraters anhand der Schwereanomalien
In den späten 1970er-Jahren arbeitete ein Forschungsteam der Universität Berkeley um den Physiker Luis Walter Alvarez und dessen Sohn, den Geologen Walter Alvarez, an der Magnetostratigraphie von Meeresablagerungen der Oberkreide und des Paläogens nahe der Ortschaft Gubbio in der mittelitalienischen Region Umbrien. In der dort besonders ausgeprägten Kreide-Paläogen-Grenzschicht fanden die Forscher einen ungewöhnlich hohen Anteil des auf der Erde normalerweise sehr seltenen und zumeist aus vulkanischen Quellen stammenden Edelmetalls Iridium. Die signifikante Iridiumkonzentration innerhalb des schmalen Zeitfensters der K-P-Grenze schloss vulkanische Einflüsse jedoch nahezu aus und führte zur Annahme eines großen Asteroideneinschlags, der die irdische Biosphäre schwer belastet und zu einem globalen Artensterben geführt hatte. (abgerufen am 24. November 2014)
Die „revolutionäre“ Hypothese von Vater und Sohn Alvarez wurde im Juni 1980 im Fachjournal Science publiziert und fand in den Geowissenschaften ein lebhaftes und lang anhaltendes Echo. Es folgte eine zehnjährige und zunächst ergebnislose Suche nach dem postulierten Einschlagkrater. Dieser wurde 1991 identifiziert, nachdem man festgestellt hatte, dass die Ablagerungen an der Kreide-Paläogen-Grenze im Gebiet des heutigen Golfs von Mexiko am mächtigsten waren und nachdem die seit Jahrzehnten existierenden Aufzeichnungen der mexikanischen Erdölgesellschaft einer umfassenden Analyse unterzogen worden waren. Es ist eine Ironie dieses Wissenschaftskrimis (anschaulich in Walter Alvarez’ Buch T. Rex and the Crater of Doom beschrieben), dass die Probe des Yucatán-Andesits, an der sowohl der Nachweis der Impaktindikatoren als auch die erste Altersdatierung des Kraters(abgerufen am 11. Dezember 2015) gelangen, jahrelang als Briefbeschwerer eines Geologen der Erdölgesellschaft PEMEX gedient hatte.
Geophysikalische Untersuchungen Um Rückschlüsse über die freigesetzte Energie des Asteroideneinschlags zu gewinnen und den Aufprallwinkel sowie die Größe des Impaktors bestimmen zu können, mussten die Dimensionen und die Struktur des Kraters möglichst genau bekannt sein. Dies erfordert eine Vielzahl geophysikalischer Methoden wie Geomagnetik, Gravimetrie und Seismik. Während die erste Rekonstruktion des Chicxulub-Kraters vor allem anhand der Unterlagen von PEMEX erfolgte, konnten in den 1990ern weitere geophysikalische Daten auf Grundlage der Landseismik durch das Institut für Geophysik der UNAM (Mexiko) gesammelt werden. Anfang 2005 wurden weitere seismische MessungenResearching and Mapping the Chicxulub Impact Crater, University of Texas, Austin. Abgerufen am 14. Juni 2008 an Bord der R/V Maurice Ewing im Golf von Mexiko durchgeführt und deren Ergebnisse anschließend auf wissenschaftlichen Tagungen und in der Fachliteratur präsentiert.
Bohrungen Die einzige Möglichkeit, die Impaktite des Chicxulub-Kraters direkt zu analysieren, sind technisch aufwändige und teure Bohrungen. Die in den 1950er- und 1960er-Jahren durchgeführten Bohrprojekte reichten zwar teilweise bis in 3500 Meter Tiefe, besitzen jedoch nur geringe geologische Relevanz, da sie zum Auffinden von Erdöllagerstätten konzipiert waren. Zudem gelten die meisten der damals sporadisch entnommenen Proben als verschollen. Daher initiierte die UNAM 1996 ein Flachbohrprogramm im Bundesstaat Yucatán, wobei aufgrund der geringen Bohrtiefe von maximal 800 Metern nur Impaktite der Auswurfmassen von außerhalb des eigentlichen Kraterbereichs geborgen wurden. Die Aussichten, mit einer Bohrung Bruchstücke des Impaktors zu finden, sind allerdings extrem gering, da dieser im Moment des Einschlags durch die enorme Energiefreisetzung nahezu restlos verdampfte.
In einem Kooperationsprojekt unter Leitung des Internationalen Kontinentalen Tiefbohrprogramms am GeoForschungsZentrum Potsdam wurde 2002 das Chicxulub Scientific Drilling Project bei Yaxcopoil, südlich von Mérida, durchgeführt. Abgerufen am 14. Juni 2008 Die Kernbohrung Yaxcopoil-1 erreichte eine Tiefe von 1511 Metern und förderte einen nahezu vollständigen Bohrkern von känozoischen Sedimentgesteinen (0–795 m), verschiedene Lagen von Impaktiten innerhalb des Kraters (794–896 m) sowie eine Sequenz von Gesteinsschichten aus der Oberkreide, die vermutlich von einem in den Krater gerutschten Megablock des Untergrundes stammt (896–1511 m). Mehrere Forschergruppen untersuchten danach die gut erhaltenen Impaktite unter mehreren Aspekten. Erste Ergebnisse wurden 2004 in einem Sonderband der Fachzeitschrift Meteoritics & Planetary Science veröffentlicht.Meteoritics & Planetary Science, Volume 39, Issue 6 ( Auf der Grundlage der bisher erzielten geophysikalischen Resultate wurden weitere Tiefbohrungen im Chicxulub-Krater für 2016 geplant.Bohrkerne aus der globalen Katastrophe derstandard.at, abgerufen am 7. April 2016 Erste Resultate dieser erneuten Bohrung, die bis 1335 Meter unter den Meeresboden reichte, wurden im Januar 2018 vorgestellt.
Oberflächengesteine als Impaktzeugen In den letzten beiden Jahrzehnten wurden dem Asteroideneinschlag zugeschriebene Sedimentgesteine im näheren und weiteren Kraterumkreis entdeckt. Neben zum Teil mehrere Meter mächtigen Ablagerungen im Südosten der USA, auf Haiti, Kuba und in Nordost- und Zentralmexiko waren es vor allem chaotische Brekzien im Südosten Mexikos und in Guatemala, die besondere Aufmerksamkeit erregten. Ein Beispiel hierfür sind die im Südosten von Yucatán entdeckten Kalksteinbrekzien, die mitunter Trümmerfragmente aus dem Kraterinneren enthalten. Von der Analyse dieser zwischen 280 und 365 km Entfernung vom Kraterzentrum aufgefundenen Lockersedimente erhofft man sowohl genauere Daten über den Chicxulub-Krater als auch weitere Erkenntnisse im Hinblick auf das damalige Massenaussterben.
All diesen Sedimenten ist gemeinsam, dass sie, ebenso wie die Kratergesteine und die global nachweisbare Kreide-Paläogen-Grenzschicht, als Kurzzeitphänomene zu den Eventablagerungen zählen, wie sie innerhalb von Monaten, Tagen, Stunden oder sogar Minuten nach einem Impakt entstehen. Diese zeitlichen Größenordnungen liegen jenseits des herkömmlichen stratigraphischen und radiometrischen Auflösungsvermögens, sind jedoch zunehmend Forschungsgegenstand einer noch jungen wissenschaftlichen Disziplin, der Eventstratigraphie.
Im Jahr 2019 publizierte ein internationales Forscherteam eine Studie über Ablagerungen in der Hell Creek Formation im Gebiet der terrestrischen Lagerstätte Tanis in North Dakota, USA, die den Forschern zufolge weniger als eine Stunde nach dem Impakt entstanden sind.Robert A. DePalma, Jan Smit, David A. Burnham et al.: A seismically induced onshore surge deposit at the KPg boundary, North Dakota. In: PNAS. Online-Vorabveröffentlichung vom 1. April 2019, doi:10.1073/pnas.1817407116Chicxulub asteroid impact: Stunning fossils record dinosaurs' demise. Auf: bbc.com vom 29. März 2019 Eine Flutwelle hatte hier zahlreiche Ammoniten, Fische (u. a. Störe und Löffelstöre), Landtiere und Pflanzenteile übereinander getürmt, vermischt mit Auswurfmaterial des Impakts, das sowohl in den Kiemen der fossilen Fische als auch im Inneren von Bernstein erhalten geblieben ist.
Der Chicxulub-Einschlag und das Massenaussterben an der Kreide-Paläogen-Grenze mini|hochkant=1.4|Kreide-Paläogen-Grenze (gestrichelte Linie) im Trinidad Lake State Park, Colorado (USA)