Eine der größten Asteroidenkollisionen im Sonnensystem verantwortlich für Meteoritenschauer im Erdaltertum

„Vor 470 Millionen Jahren ereignete sich im Asteroidengürtel, an der Grenze zwischen äußerem und innerem Sonnensystem, eines der größten Kollisionsereignisse unseres Sonnensystems, als zwei wahrscheinlich einige hundert Kilometer große Asteroiden zusammenstießen.

Dieses Ereignis setzte einen Schwarm kleinerer Bruchstücke frei, die bis zu den erdähnlichen Planeten im inneren Sonnensystem abgelenkt wurden und innerhalb weniger Millionen Jahre – einer geologisch kurzen Zeit – auf die Erde regneten. Heute finden wir Überreste kleiner Meteorite in fossilen Ablagerungen des mittleren Ordoviziums, während kilometergroße Bruchstücke bis zu 30 km große Einschlagskrater hinterließen.“

Mit diesen Worten fasst Ekaterina Korochantseva, Doktorandin am Mineralogischen Institut der Universität Heidelberg, eine neue Studie zusammen, die in der Januarausgabe der Zeitschrift „Meteoritics and Planetary Science“ (Band 42, S. 113-129) erschienen ist unter dem Titel: „L chondrite asteroid breakup tied to Ordovician meteorite shower by multiple isochron 40Ar-39Ar dating“ (Autoren: Ekaterina V. Korochantseva, Mario Trieloff, Cyrill A. Lorenz, Alexei I. Buikin, Marina A. Ivanova, Winfried H. Schwarz, Jens Hopp, Elmar K. Jessberger).“

Sogar heute noch ist ein Viertel der Meteorite, die die Erde treffen, auf dieses kosmische Großereignis vor 470 Millionen Jahren zurückzuführen“ erläutert der Leiter der Isotopen-Datierungsgruppe, Privatdozent Dr. Mario Trieloff. Vor etwa zehn Jahren entdeckte eine Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Birger Schmitz erstmals fossile Meteorite in einem schwedischen Steinbruch, eingebettet in Kalkstein aus dem mittleren Ordovizium. Da diese Meteorite sehr stark verwittert waren, war es nicht möglich, sie chemisch oder mineralogisch zweifelsfrei einem der bekannten Meteoriten-Typen zuzuordnen oder etwas über ihre Geschichte zu erfahren. Die Heidelberger Wissenschaftler haben mittels einer weiterentwickelten radiometrischen Datierungsmethode gezeigt, dass eine heute noch auf die Erde treffende Meteoriten-Gesteinsgruppe (die so genannten L-Chondrite) von einem Asteroiden stammt, der durch eine große Kollision vor exakt 470 ± 5 Millionen Jahren auseinandergerissen wurde. Dieser Zusammenstoß brachte Gesteine der beiden Asteroide zum Schmelzen und verursachte gewaltige Stoßwellen mit einem Spitzendruck von mehreren hundert Kilobar, vergleichbar mit dem statischen Druck im Erdinneren in 2000 km Tiefe.

Darüber hinaus konnten die Heidelberger Wissenschaftler zeigen, dass die Gesteinsschichten des Ordoviziums, in denen die fossilen Meteorite abgelagert wurden, 467 ± 2 Millionen Jahre alt sind. Damit ergibt sich ein eindeutiger Zusammenhang: Eine der größten bekannten Kollisionen im Asteroidengürtel zerriss einen hunderte Kilometer großen Kleinplaneten vor 470 Millionen Jahren – kleine und große Bruchstücke wurden damals in Richtung Erde abgelenkt und bewirkten, dass für einige Millionen Jahre etwa hundert mal so viele Meteorite wie in der Neuzeit auf die Erde fielen. Der Einschlag kilometergroßer Bruchstücke war ebenfalls deutlich häufiger. Die Energie solcher Einschläge ist beträchtlich und hatte damals sehr wahrscheinlich globale Auswirkungen. So wird beispielsweise ein 30 km großer Krater durch ein Ereignis verursacht, dessen Energie etwa zehn Millionen Hiroshima-Bomben entspricht – das ist, wie wenn ein Berg der Größe des Feldbergs (Schwarzwald) mit einer Geschwindigkeit von 50 000 Stundenkilometern die Erde trifft. Auch der Eintrag von kosmischem Staub in die Erdatmosphäre dürfte erhöht gewesen sein, und zwar für mehrere Millionen Jahre. Heute ist etwa die Hälfte aller Staubpartikel in der oberen Atmosphäre extraterrestrischen Ursprungs. Die Häufigkeit dieses Staubes, der dort lange Verweilzeiten hat, war damals hundert Mal so hoch wie heute. Wie sich dies auf das Klima der Erde auswirkte, ist noch nicht genau bekannt. Prof. Birger Schmitz, Entdecker der fossilen Meteorite, mutmaßt aber, dass die Biodiversifikation (Explosion der Artenvielfalt) im mittleren bis späten Ordovizium etwas mit Klimaveränderungen und dem kosmischen Bombardement dieser Zeit zu tun hat, dass also eine tief greifende Veränderung unserer Biosphäre durch einen Vorgang in den äußeren Bereichen unseres Sonnensystems verursacht wurde.

Rainer Altherr, Direktor des Mineralogischen Institutes: „Wir freuen uns besonders darüber, dass die präzise Datierung dieses kosmischen Großereignisses mit einer Heidelberger Datierungs-Methode gelang. Die sogenannte 40Ar-39Ar-Technik ist eine verbesserte Variante der ehemals von Wolfgang Gentner in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts in Heidelberg entwickelten K-Ar-Methode. Isotopendatierung spielt in den modernen Geowissenschaften, gerade auch in Heidelberg, eine immer wichtigere Rolle und eignet sich hervorragend als Brücke zwischen verschiedenen Disziplinen wie Astronomie, Sonnensystemforschung, Geologie-Paläontologie, Mineralogie und Umweltwissenschaften.“

Die Arbeiten wurden gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, das Forschungszentrum Geesthacht und die Klaus Tschira Stiftung gGmbH.

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