Schlimmer ging kaum: Der „Dinokiller“-Asteroid schlug vor 66 Millionen Jahren in einem besonders folgenträchtigen Winkel auf der Erde ein, wie eine 3D-Simulation nun enthüllt. Demnach ereignete sich der Einschlag in einem Winkel von 45 bis 60 Grad. Bei dieser Neigung werden jedoch mehr klimawirksame Gase und Gesteinstrümmer ausgeschleudert als in jedem anderen Winkel, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature Communications berichten.
Als vor 66 Millionen Jahren der kilometergroße Chicxulub-Asteroid in Yucatan einschlug, bedeutet dies das Ende für die Dinosaurier und 75 Prozent der irdischen Lebenswelt. Schon in den ersten Stunden vernichteten Schockwellen, Hitze und Tsunamis alles Leben in weitem Umkreis. Anschließend verursachten die in die Stratosphäre geschleuderten Schwefelgase und Aerosole einen jahrelangen Impaktwinter, dem weitere Arten zum Opfer fielen.
3D-Simulation rekonstruiert Impakt
Doch wie genau schlug der Asteroid damals ein und aus welcher Richtung kam er? Hinweise darauf kann nur der rund 150 Kilometer große Chicxulub-Krater liefern, den der Einschlag auf der Halbinsel Yucatan hinterließ. Anhand von Magnetfeld- und Schwerefeldanomalien lässt sich erkennen, dass dieser Krater einen Zentralberg und mehrere ringförmige Wälle besitzt. Doch der Versuch, aus subtilen Asymmetrien dieser Strukturen auf Richtung und Winkel des Einschlags zu schließen, erbrachten bislang widersprüchliche Ergebnisse.
Deshalb haben nun Forscher um Gareth Collins vom Imperial College London noch einmal alle vorhandenen Daten zusammengefasst und diese als Basis für eine dreidimensionale Modellsimulation genutzt. Darin ließen sie den Asteroid mit 12 oder 20 Kilometern pro Sekunde in einen zweischichtigen Untergrund aus Kruste und Mantel einschlagen. Den Einschlagswinkel variierten sie dabei von 90 Grad über 60 und 45 Grad bis zu nur 30 Grad.
Verdampftes Gestein, tiefe Senke
Die 3D-Simulation enthüllte, wie der Einschlag den Untergrund verformt: In allen Szenarien erzeugt die Energie des Einschlags zunächst heftige Schockwellen, die sich konzentrisch ausbreiteten. Darauf folgt die Bildung eines ersten, vorübergehenden Kraters: „In der ersten Minute nach dem Impakt entsteht durch das ausgeschleuderte Material eine tiefe, schüsselförmige Senke, die oft als transienter Krater bezeichnet wird“, erklären Collins und seine Kollegen.
Dieser Übergangskrater ist jedoch instabil und kollabiert durch das Nachschwingen des Kratergrunds schon nach kurzer Zeit. Erst dann bildet sich der endgültige Krater mit einem Zentralberg, umgeben von mehreren ringförmigen Erhebungen. Die Merkmale dieser bei den verschiedenen Szenarien gebildeten Sekundärkrater konnten die Forscher nun mit denen des realen Chicxulubkraters vergleichen.
Einschlag im 60-Grad-Winkel aus Nordosten
Das Ergebnis: „Unsere Simulationen liefern Belege dafür, dass der Asteroid in einem steilen Winkel einschlug, wahrscheinlich mit einer Neigung von 60 Grad“, berichtet Collins. Auch ein schnellerer Einschlag mit 20 Kilometern pro Sekunde im 45-Grad-Winkel sei möglich. In jedem Fall aber muss der Asteroid aus dem Nordosten gekommen sein, sagen die Forscher. Nur dann hätte der Impakt ähnlich asymmetrische Verschiebungen von Zentralring und Aufwölbung des Erdmantels hinterlassen, wie sie im Chicxulub-Krater vorliegen.
„Geophysikalische Beobachtungen am Chicxulub zeigen, dass der Zentralring und die Zentren der Mantelhebung in verschiedene, fast entgegengesetzte Richtungen vom Kraterzentrum versetzt sind“, berichten die Forscher. Dies trat auch in der Simulation mit Einschlagswinkeln zwischen 45 und 60 Grad auf. Wäre der Impakt dagegen in einem deutlich flacheren Winkel erfolgt, müssten beide Strukturen in die gleiche Richtung verschoben sein, so Collins und sein Team.
Treffer war ein Worst-Case-Szenario
Doch was bedeutet dies für die Folgen dieses Einschlags? Wie die Simulationen enthüllten, traf der Asteroid die Erde damit im denkbar ungünstigsten Winkel: „Für die Dinosaurier war dies ein Worst-Case-Szenario“, sagt Collins. „Denn ein steiler Einschlag setzt mehr klimaverändernde Gase pro Impaktormasse frei als ein flacherer oder fast senkrechter Aufprall.“ Das machte dieses ohnehin schon katastrophale Ereignis noch folgenschwerer.
Konkret errechneten die Forscher, dass ein Einschlag im Winkel von rund 60 Grad zwei- bis dreimal mehr Kohlendioxid und Schwefel freisetzte als ein senkrechter Aufprall und etwa das Zehnfache eines sehr flachen Einschlags. Das Schicksal der Dinosaurier und vieler ihrer Zeitgenossen war damit besiegelt. (Nature Communications, 2020; doi: 10.1038/s41467-020-15269-x)
Quelle: Imperial College London
