Fossile Überreste winziger Kalkalgen geben nicht nur Auskunft über das Ende der Dinosaurier, sondern zeigen auch, wie sich die Ozeane nach dem fatalen Asteroideneinschlag erholten. Die Fachwelt war sich zwar einig, dass eine Kollision mit einem Asteroiden ein Massenaussterben auf unserem Planeten auslöste, aber es gab Hypothesen, wonach die Ökosysteme bereits zuvor durch zunehmenden Vulkanismus unter Druck standen. „Unsere Daten sprechen gegen eine graduelle Verschlechterung der Lebensbedingungen vor 66 Millionen Jahren“, sagt Michael Henehan vom Deutschen GeoForschungsZentrum. Gemeinsam mit Kollegen von der Universität Yale hat er eine Studie im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht, die die Ozeanversauerung in dieser Zeit untersucht.
Er untersuchte dazu Isotope des Elements Bor in den Kalkschalen von Plankton (Foraminiferen). Demnach gab es einen plötzlichen Impakt, der zu einer massiven Ozeanversauerung führte. Es dauerte Millionen von Jahren, bis sich die Ozeane vom Säureeintrag wieder erholten. „Vor dem Einschlagsereignis konnten wir keine zunehmende Versauerung der Weltmeere feststellen“, sagt Henehan.
Der Einschlag eines Himmelskörpers hat Spuren hinterlassen: den „Chicxulub-Krater“ im Golf von Mexiko sowie Iridium-Spuren in Sedimenten. Bis zu 75 Prozent aller Tierarten sind damals ausgestorben. Der Impakt markiert die Grenze zweier Erdzeitalter – der Kreidezeit und des Paläogens (früher sprach man von der Kreide-Tertiär-Grenze). Henehan und sein Team der Yale University rekonstruierten die Umweltbedingungen in den Ozeanen mit Fossilien aus Tiefseebohrkernen und aus damals gebildeten Gesteinen. Demnach wurden die Ozeane nach dem Aufprall so sauer, dass Organismen, die ihre Schalen aus Kalk herstellten, nicht überleben konnten. Da dadurch viele Lebensformen in den oberen Schichten der Ozeane ausstarben, wurde die Kohlenstoffaufnahme durch Photosynthese in den Ozeanen um die Hälfte reduziert.
Dieser Zustand dauerte mehrere zehntausend Jahre, bis sich Kalkalgen wieder ausbreiteten. Es dauerte jedoch mehrere Millionen Jahre, bis sich die Fauna und Flora erholt hatten und der Kohlenstoffkreislauf ein neues Gleichgewicht erreicht hatte.
Entscheidende Daten dafür fanden die Forschenden bei einer Exkursion in den Niederlanden, wo eine besonders dicke Gesteinsschicht aus der Zeit der Kreide-Paläogen-Grenze in einer Höhle erhalten ist. "In dieser Höhle hat sich eine besonders dicke Tonschicht aus der unmittelbaren Zeit nach dem Aufprall angesammelt, was wirklich sehr selten ist", sagt Henehan. In den meisten Fällen lagert sich Sediment so langsam ab, dass ein so abruptes Ereignis wie ein Asteroideneinschlag in den Gesteinsarchiven schwer nachzuvollziehen ist. "Da dort so viel Sediment auf einmal abgelagert wurde, konnten wir genügend Fossilien für die Analyse gewinnen, und wir konnten den Übergang erfassen", sagt Henehan.
Der Großteil der Arbeit entstand an seiner früheren Arbeitsstätte, der Universität Yale. Seit er am GFZ ist, nutzt er die Infrastruktur hier und verspricht sich davon wesentliche Impulse für seine Arbeit. "Mit dem Femtosekundenlaser im HELGES-Labor arbeiten wir daran, diese Art von Signalen aus viel kleineren Probenmengen messen zu können", sagt Henehan. "Dies wird es uns in Zukunft ermöglichen, alle Arten von Informationen mit wirklich hoher zeitlicher Auflösung zu erhalten, auch von Standorten mit sehr niedrigen Sedimentationsraten."
Projektförderung: Die Studie wurde hauptsächlich an der Universität Yale durchgeführt mit finanzieller Unterstützung durch das Yale Peabody Museum.
Originalstudie: Henehan, M.J., Ridgwell, A., Thomas, E., et. al, 2019. Rapid ocean acidification and protracted Earth system recovery followed the end-Cretaceous Chicxulub impact. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.1905989116
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