Einschläge außerirdischer Körper, beginnend bei kleinen Meteoriten bis hin zu riesigen Asteroiden und sehr selten Kometenkernen, zählen zu den spektakulärsten und energiereichsten geologischen Prozessen, die wir kennen. Der eindeutige Nachweis der Impaktentstehung von Kratern auf der Erde ist aufgrund aktiver geologischer Prozesse schwierig und erfordert detaillierte Untersuchungen; dies führte bislang zur Identifizierung von etwa 200 Impaktkratern auf unserem Planeten.
Trotz begrenzter Informationen über Einschläge in der Frühzeit der Erdgeschichte ist bekannt, dass viele von ihnen schwerwiegende Auswirkungen auf die geologische und biologische Entwicklung auf der Erde hatten – von den Frühphasen des Lebens bis hin zum Aussterben der Saurier als Folge eines riesigen Einschlages vor 66 Millionen Jahren.
Irdische Gesteine unterscheiden sich von extraterrestrischen
Der Nachweis, ob bestimmte geologische Strukturen durch Impakt entstanden sind, erfordert detaillierte Untersuchungen zur Mineralogie und Geochemie der betroffenen Gesteine. Für geochemische Untersuchungen werden Elemente bzw. Isotope verwendet, deren Gehalte bzw. Isotopenverhältnisse es möglich machen, zwischen irdischen Gesteinen und extraterrestrischen Gesteinen zu unterscheiden. Zur eindeutigen Identifikation von Impaktgesteinen verwenden Wissenschafter*innen z.B hohe Gehalte von Platinmetallen wie z.B. Iridium und Osmium. Zusammen mit anderen geochemischen Markern, z.B. Chrom-Isotopenverhältnissen, war es in manchen Fällen sogar möglich, den Meteoritentyp zu bestimmen, der für den Einschlag verantwortlich war.
Ruthenium-Konzentration weist auf Meteoriten hin
In ihrer neuen Studie zeigen die Autor*innen, dass die Ruthenium-Isotopenzusammensetzungen sehr charakteristisch für die Art der Beimengung meteoritischen Materials in terrestrischen und lunaren Impaktgesteinen sind. Meteoritengruppen können anhand ihrer Ruthenium-Isotopenzusammensetzungen unterschieden werden. Ruthenium kommt nur in sehr geringen Konzentrationen in Erd-Gesteinen vor, größere Gehalte deuten auf meteoritische Zusammensetzung.
Mit Hilfe dieser neuen Methode untersuchten die Forscher*innen nun Gesteine des Impaktkraters bei Chicxulub in Mexiko. Dieser Einschlag hatte vor 66 Millionen Jahren zum Aussterben der Dinosaurier geführt. Bisherige chemische Untersuchungen mit Hilfe der Platinmetall-Gehalte und auch der Chrom-Isotopie wiesen auf einen sogenannten „kohligen Chondriten“ hin, einen sehr ursprünglichen und kohlenstoffreichen Steinmeteorit-Typ. In den letzten Jahren wurden aber auch alternative Erklärungen vorgeschlagen, wie etwa vulkanische Quellen (von der Eruption der Deccan-Lava in Indien) oder den Einschlag eines Kometen.
„Die neuen Ruthenium-Isotopendaten zeigen ganz klar, dass der Chicxulub-Impaktkörper ein kohlenstoffhaltiger Asteroid war, der sich ursprünglich in größerer heliozentrischer Entfernung jenseits der Umlaufbahn des Jupiters gebildet hat“, erklärt Christian Köberl von der Universität Wien. Sie stützen daher nicht die Annahme eines Kometeneinschlags. Die Erkenntnisse aus dieser neuen Untersuchungsmethode sind sehr vielversprechend für weitere Arbeiten zur Identifikation von Impakten und der Zusammensetzung der Impaktoren auf der Erde.
Die neuen Untersuchungen zeigen auch, dass andere rezente Impaktstrukturen durch „gewöhnliche“ Chondrite gebildet wurden, also von Asteroiden, die sich näher an der Sonne (zwischen Mars und Jupiter) gebildet haben. Ablagerungen („Sphärulenlagen“) von sehr frühen Einschlägen (vor ca. 3,2 bis 3,5 Milliarden Jahren) weisen Ruthenium-Isotopensignaturen auf, die auf Einschläge kohlenstoffhaltiger Asteroiden hindeuten, vermutlich Überreste der letzten Akkretionsphase der Erde, also jener Phase, in der sich die Erde vielen kleineren, asteroidenähnlichen Objekten gebildet hat.
Originalpublikation:
Ruthenium isotopes show the Chicxulub impactor was a carbonaceous-type asteroid. Authors: Mario Fischer-Gödde, Jonas Tusch, Steven Goderis, Alessandro Bragagni, Tanja Mohr-Westheide, Nils Messling, Bo-Magnus Elfers, Birger Schmitz, Wolf U. Reimold, Wolfgang D. Maier, Philippe Claeys, Christian Koeberl, François L. H. Tissot, Martin Bizzarro, and Carsten Münker. Science (August 16, 2024)
DOI: 10.1126/science.adk4868
