Die Bomben von Thorsberg

Vor 470 Millionen Jahren kam es im Planetoidengürtel zu einer Katastrophe: Zwei Kleinplaneten stießen zusammen und zerbarsten. Ein Geologe hat das Geschehen jetzt rekonstruiert – aus Spuren in Südschweden. Der hellrote Kalkstein aus einem Steinbruch bei dem südschwedischen Ort Thorsberg ist schon seit Jahrhunderten ein beliebtes Baumaterial. Die an Fossilien reichen Platten zieren Treppenstufen und Fensterbänke. Ein paar Mal im Jahr stoßen Arbeiter im Steinbruch auf seltsame Einsprengsel, wenn sie den Kalk zersägen: runde oder längliche schwarze Klumpen zwischen 1 und 20 Zentimeter Durchmesser. Die Fremdkörper fallen sofort auf. Doch lange landeten die „fehlerhaften” Platten auf der Müllhalde. Mittlerweile behandeln die Arbeiter sie allerdings mit höchster Sorgfalt. Denn die merkwürdigen Klumpen haben sich als etwas ganz Besonderes entpuppt: „Diese Steine sind fossile Meteoriten”, sagt Birger Schmitz von der schwedischen Universität Lund. Die kosmischen Brocken landeten während des Erdzeitalters Ordovizium – vor 440 bis 490 Millionen Jahren – auf der Erde. Solche fossilen Meteoriten sind extrem selten. Weltweit kannte man bisher nur eine Handvoll. Doch Schmitz hat inzwischen eine Sammlung von 90 Stück aus dem Steinbruch Thorsberg beisammen. „ Spätestens beim elften Meteoriten kam mir das Ganze komisch vor”, sagt der schwedische Mineraloge. „Es waren einfach zu viele Meteoriten für die kleine Fläche.” Berechnungen zeigten: Während der zwei Millionen Jahre, in denen sich die vier Meter dicke Kalkschicht ablagerte, müssen mindestens 100- mal so viele Meteoriten auf die Erde gefallen sein wie in normalen Zeiten. mehrere millionen Hiroshima-Bomben Schmitz und seine Kollegen kamen nach und nach einem kosmischen Drama auf die Spur. „Die Meteoriten sind Überreste der gewaltigsten Explosion im Sonnensystem während der letzten Milliarde Jahre”, sagt der Mineraloge. Vor 470 Millionen Jahren, haben er und andere Forscher rekonstruiert, stießen im Ring aus Planetoiden zwischen Mars und Jupiter zwei Kleinplaneten zusammen. Der größere hatte 150 bis 200 Kilometer Durchmesser, der kleinere war rund 5 Kilometer dick. „Die Energie eines solchen Zusammenpralls entspricht mehreren Millionen Hiroshima-Bomben”, erklärt Meteoritenforscher Mario Trieloff von der Universität Heidelberg. Als sich der kleine Brocken in den größeren bohrte, explodierten beide mit riesiger Wucht. Das Projektil verdampfte, der Koloss zerplatzte in Millionen Stücke. In jedes Trümmerstück brannten sich Narben des Crashs ein: Der nur wenige Sekunden währende extreme Druck verwandelte einige Mineralien in Hochdruck-Varianten, andere Mineralkörnchen schmolzen und erstarrten dann zu einer glasartigen Masse. Die Trümmerwolke befand sich gefährlich nah an einem Bereich, wo die Schwerkraft des Jupiters Himmelskörper aus der Bahn wirft. Kleine Zusammenstöße trieben Staubkörner und Steinchen bis hin zu faustgroßen Brocken rasch in diese instabile Zone hinein, von wo sie der Jupiter weit ins All hinaus katapultierte. Die Trümmer nahmen Kurs auf das innere Sonnensystem. Rund 50 000 Jahre nach der Kollision regneten die ersten Meteoriten auf die Erde. Einige schlugen in das etwa 300 Meter tiefe flache Meer, das damals Skandinavien bedeckte. Dort sanken die dunklen Steine auf den Meeresboden und wurden langsam von Schlamm bedeckt. Das Meteoriten-Gestein verwitterte, doch die Struktur blieb erhalten – wie bei der Versteinerung eines Lebewesens. Bei einigen der fossilen Meteoriten ist noch die Schmelzkruste zu erkennen, die beim Eintritt in die Erdatmosphäre entstand. Viele Klumpen bergen helle Kügelchen in sich. Diese „ Chondren” sind typisch für eine bestimmte Art primitiver Meteoriten, sogenannte Chondriten. Sie bestehen aus fast unverändertem Material des solaren Urnebels, aus dem sich vor rund 4,5 Milliarden Jahren das Sonnensystem bildete. Der Schauer aus sandkorn- bis kieselgroßen Brocken erreichte etwa eine Million Jahre nach dem Zusammenprall der beiden Planetoiden seinen Höhepunkt. Einige Millionen Jahre später kamen die dicksten Kaliber auf der Erde an: Manche Forscher glauben, dass etwa 2000 Brocken mit einem Durchmesser von über 100 Metern die Erde trafen. Rund ein Dutzend Trümmer könnten sogar um die zehn Kilometer groß gewesen sein – wie der Meteorit, der für das Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren verantwortlich gemacht wird. Tsunamis rollten über die Meere Hinweise auf ein heftiges Bombardement vor rund 470 Millionen Jahren lieferte der Geologe John Parnell von der schottischen University of Aberdeen. Er berichtete kürzlich, dass die Ränder aller damals weit über den Globus verstreuten Erdteile von gewaltigen Unruhen erschüttert wurden. Im heutigen Estland fielen 30 Meter große Felsbrocken auf den Meeresboden. Im heutigen China, Argentinien und England brachen sogar kilometergroße Blöcke vom Kontinentalschelf ab und lagerten sich zusammen mit einer Mischung aus Schlamm und grobkörnigen Sedimenten auf dem Meeresboden ab. Parnell vermutet, dass die Einschläge in Küstennähe starke Erdbeben auslösten. Die Erschütterungen brachten die Kontinentalhänge ins Rutschen und ließen Tsunamis über die Ozeane rollen. Weltweit kam es zu schweren Verwüstungen. Als Schmitz seine Theorie von den Spuren des Planetoiden-Crashs erstmals vorstellte, stieß er auf Skepsis. Doch im Verlauf von 15 Jahren stellte der Mineraloge eine wasserdichte Beweisführung auf – und heute ist seine Theorie allgemein akzeptiert. Schmitz wies zum Beispiel nach, dass alle Thorsberger Meteoriten vom gleichen Planetoiden stammen. Dafür hatten er und sein Team Körnchen des widerstandsfähigen Minerals Chromit untersucht, die die Jahrmillionen unverändert in fossilen Meteoriten überdauert hatten. Die Chromit-Krümel, die selbst nur Bruchteile eines Millimeters groß sind, enthalten oft winzige Einschlüsse aus anderem Gestein. Daraus konnte Schmitz eine Art chemischen Fingerabdruck ermitteln. Das Ergebnis: Alle Thorsberger Steine waren sogenannte L-Chondriten. Das „L” steht für „low iron”, weil sich dieser Typ von Meteoriten durch einen niedrigen Eisengehalt auszeichnet. Schon seit den 1960er-Jahren ist bekannt, dass sämtliche L-Chondriten von einem größeren Himmelskörper stammen, der vor rund 500 Millionen Jahren durch eine Kollision zerstört wurde. Mario Trieloff und seine Kollegin Ekaterina Korotchantseva haben den Zeitpunkt der Kollision inzwischen genauer eingegrenzt und damit einen weiteren Beleg für Schmitz’ Theorie geliefert. Die beiden Forscher sind Spezialisten für die Datierung kosmischer Ereignisse. „Wir konnten das Alter der L-Chondriten auf etwa 470 Millionen Jahre bestimmen”, berichtet Trieloff. Damit steht fest: Die Explosion des Mutterkörpers der L-Chondriten hat einst den Meteoriten-Hagel auf der Erde ausgelöst. Den schwedischen Geoforschern gelang es auch, die Reisezeit dieser Sternschnuppen zu bestimmen. Denn anhand von Edelgas-Spuren lässt sich feststellen, wie lange ein Meteorit der Kosmischen Strahlung und dem Sonnenwind ausgesetzt war. Ergebnis: Die ersten Chromite waren nur 50 000 Jahre unterwegs, die aus jüngeren Schichten dagegen bis zu eine Million Jahre. Die L-Chondriten, die heute auf die Erde fallen, stammen nicht mehr aus der ursprünglichen Trümmerwolke, sondern sind erst später von größeren Stücken abgesplittert. Inzwischen werden auch einige der größeren Einschlagskrater aus dem Ordovizium mit L-Chondriten in Verbindung gebracht. So fand der Geologe Carl Alwmark von der Universität Lund in Auswurfgestein, das während eines Einschlags in Mittelschweden aus dem Erdboden gesprengt wurde, massenweise Chromite mit passender Chemie. Weitere Chromite entdeckte er in Estland – in Kalkblöcken, die vermutlich nach einem Einschlag von der Küste abgebrochen waren. Verantwortlich für den bis heute andauernden kosmischen Hagel könnte eine relativ unscheinbare Gruppe von Planetoiden sein: die sogenannte Gefion-Familie. Turbo für die Evolution Für das Leben auf der Erde, sollte man annehmen, war diese unruhige Zeit sehr unangenehm. Massen von kosmischem Staub verdunkelten die Atmosphäre und machten das Klima wahrscheinlich empfindlich kalt. Die kleinen und großen Einschläge sorgten 20 Millionen Jahre lang immer wieder dafür, dass Teile der Erde unbewohnbar waren. Schlammlawinen verwüsteten weite Gebiete des Meeresbodens, auf dem damals die meisten Tiere lebten. Aber: Es gibt keinerlei Hinweise auf ein Massensterben. Im Gegenteil: „ Genau zu dem Zeitpunkt, als die ersten Chromite und kleinen Meteoriten auf die Erde fielen, begann das Leben eine bis dahin ungekannte Vielfalt zu entwickeln”, sagt Birger Schmitz. Damals, im Ordovizium, lebten noch nicht lange Tiere auf der Erde. Erst im vorangegangenen Kambrium hatten sie sich schlagartig verbreitet. „Im Kambrium hatten sich zwar die meisten Tierstämme entwickelt, und es entstanden die wesentlichen Körperbaupläne”, berichtet Schmitz. „Aber die Vielfalt auf der Ebene von Arten, Familien und Gattungen war noch sehr gering.” Die Evolution war nach einem fulminanten Start zu Beginn des Kambriums ins Stocken geraten, die biologische Vielfalt hatte wieder leicht abgenommen. Die Ökosysteme waren einfach organisiert: Die meisten Tiere filterten auf dem Meeresboden Nährstoffe aus dem Wasser. Schmitz hat den Verdacht, dass die Meteoriten-Einschläge diese eintönige Welt aufrüttelten und einen Entwicklungsschub auszulösten. Bis jetzt lässt sich ein kausaler Zusammenhang zwar nicht eindeutig nachweisen. „Doch es kann kaum Zufall sein, dass sich das Leben auf der Erde genau zu dem Zeitpunkt verändert hat, als sich diese gewaltige Katastrophe im Planetoidengürtel ereignete”, sagt der Mineraloge. Paläo-Umweltforscher Axel Munnecke von der Universität Erlangen-Nürnberg kann sich dagegen schwer vorstellen, wie ein Meteoriten-Bombardement der Evolution nutzen sollte. „Es spricht einiges dafür, dass der Meteoriten-Schauer etwas später losging als die Diversifizierung des Lebens – damit wäre die Theorie hinfällig”, sagt er. Um Zweifler zu überzeugen, will Schmitz in den nächsten Jahren neue Beweise für seine Theorie sammeln. Eilig hat er es dabei nicht: „Es hat 15 Jahre gedauert, bis wir unsere Kollegen überzeugen konnten, dass der Meteoriten-Schauer mit der Kollision im Planetoidengürtel zusammenhängt”, sagt er. „Und es wird vielleicht nochmals 15 Jahre dauern, bis sich auch die Idee vom Evolutionsschub durchsetzt.” ■ Ute Kehse ist beeindruckt, wie akribisch Birger Schmitz Belege für seine These suchte – und fand. von Ute Kehse Kompakt • Riesige Schlammlawinen, schwere Erdbeben und Tsunamis rund um den Globus waren die Folge des Höllen-Crashs. • Seine Fährte auf der Erde lässt sich anhand vieler Krümel und Brocken verfolgen, die einst aus dem All herabregneten. Birger Schmitz Schmitz – das klingt nicht gerade wie ein schwedischer Nachname. Ist es auch nicht: Birger Schmitz’ Eltern stammen aus Castrop-Rauxel im Ruhrgebiet. Sie siedelten 1955, kurz vor seiner Geburt, nach Nordschweden um. Schon als Kind fragte sich Birger Schmitz, was wohl hinter dem Ende des Universums liegt. Trotzdem studierte er später nicht Astronomie, sondern Mineralogie in Stockholm. Sein Interesse für Meteoriten-Staub erwachte während der Diplomarbeit in den 1980er-Jahren. Damals publizierten Luis und Walter Alvarez die Theorie, ein Meteoriten-Einschlag habe die Kreidezeit beendet und die Dinosaurier ausgelöscht. Schmitz veröffentlichte noch als Student zwei Artikel, in denen er diese Theorie kritisch unter die Lupe nahm. Damit erregte er die Aufmerksamkeit von Luis Alvarez. Der amerikanische Nobelpreisträger lud ihn ein, als Postdoktorand ans Lawrence Berkeley Laboratory in Kalifornien zu kommen, wo Alvarez forschte. Nach seinem Forschungsaufenthalt in den USA übernahm Schmitz eine Professur an der Universität Göteborg und begann, in den uralten schwedischen Gesteinsschichten nach Resten von Meteoriten zu fahnden. Mit seiner Leidenschaft hat er mittlerweile auch seine vier Kinder angesteckt. „Die meisten Ferien verbringen wir in Steinbrüchen oder an steilen Klippen”, sagt der 54-Jährige. „Meiner Familie gefällt das, weil wir oft an exotischen Orten landen, etwa in der ägyptischen Wüste oder in entlegenen Winkeln der Pyrenäen.”