Tödlicher Megavulkan

Sie gelten als die Giganten unter den Vulkaneruptionen: Magmatische Provinzen, auch Flutbasalte genannt. Diese Gebiete der Erdkruste sind von mehrere Kilometer dicken Schichten erstarrten Lavagesteins bedeckt – Relikten langanhaltender urzeitlicher Ausbrüche. In Sibirien beispielsweise hinterließen sie vor 250 Millionen Jahren Lavaflächen von mehr als zwei Millionen Quadratkilometer Ausdehnung und stellenweise mehr als drei Kilometern Dicke. Doch die Folgen dieser Eruptionen beschränkten sich vermutlich nicht auf die Region: Selbst die sehr viel kleineren Ausbrüche heutiger Vulkane schleudern so viele Schwebteilchen und Gase in die Atmosphäre, dass dies das globale Klima messbar beeinflusst. Der Ausbruch des Mount Pinatubo im Jahr 1991 beispielsweise senkte die Sonneneinstrahlung um fünf Prozent und ließ die globalen Temperaturen in diesem Jahr um 0,4 Grad Celsius absinken.

Eruption gewaltig, Datierung problematisch

Forscher vermuten daher schon seit längerem, dass die großen Eruptionen der magmatischen Provinzen das Klima der Erde dramatisch verändert haben könnten – und dadurch auch einige der großen Massenaussterben verursachten. “Das zu beweisen hat sich aber als problematisch erwiesen, weil die genaue Datierung der Ausbrüche schwierig ist”, erklären Terrence Blackburn vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge und seine Kollegen. Das galt auch für die sogenannte Zentralatlantische Magmenprovinz (CAMP), die vor rund 200 Millionen Jahren entstand – zu einer Zeit, als die Landmassen der Erde noch einen großen Kontinent bildeten. “Diese Eruption gilt als eine der größten der Erde, bis zu elf Millionen Kubikkilometer Magma wurden damals ausgeschleudert”, sagen die Forscher. Relikte dieser Eruptionen finden sich heute in Nord- und Südamerika und in Nordafrika.

Theoretisch käme dieser Ausbruch daher als Auslöser für das Massenaussterben am Ende der Trias in Frage, das etwa zu dieser Zeit stattfand. Bei diesem Ereignis starben etwa die Hälfte aller meeresbewohnenden Arten aus, außerdem die Thecodontier, Vorfahren der Dinosaurier, die damals Land, Meer und sogar die Luft beherrschten. Für ihre Studie haben Blackburn und seine Kollegen nun Relikte der damaligen Vulkanausbrüche aus Marokko und Nordamerika untersucht und anhand des Zerfalls von Uran-Isotopen genauer als zuvor datiert. Analysen der Gesteinsschichten aus der Zeit des Massenaussterbens ermöglichten es ihnen zudem, auch den Zeitpunkt des Aussterbens genauer einzugrenzen.

Erst Kälte, dann Hitze

Das Ergebnis: Sowohl die Eruptionen in der Zentralatlantischen Magmenprovinz als auch das Massenaussterben begannen zur gleichen Zeit – vor 201.564.000 Jahren. “Der Ausstoß der Lava und der vulkanischen Gase geschah dabei in vier Pulsen, die zusammen rund 600.000 Jahre andauerten”, berichten die Forscher. Jeder dieser Pulse habe zunächst so viel Staub und Schwefelpartikel ausgespien, dass ein mehrjähriger vulkanischer Winter folgte – eine extrem kalte Klimaperiode. Viele Tiere und Pflanzen seien vermutlich dabei bereits ausgestorben. Nach diesem Kälteschock folgte eine Hitzewelle, wie die Wissenschaftler erklären. Denn die Ausbrüche hatten so viel Kohlendioxid freigesetzt, dass sich der Gehalt dieses Treibhausgases in der Atmosphäre nach jedem Puls verdoppelte. Als die Wirkung der Schwefel-Aerosole nachließ, führte dies zu einer rapiden Klimaerwärmung, die wiederum einige Tierarten überforderte. Gleichzeitig versauerte das Wasser der Ozeane, weil sich viel CO2 darin löste. Dadurch könnten viele Tiere mit Kalkschalen ausgestorben sein.

Die erste Welle des Aussterbens könnte den neuen Daten nach innerhalb von nur 20.000 Jahren erfolgt sein – möglicherweise sogar in noch kürzerer Zeit, wie die Forscher berichten. Nach geologischen Maßstäben sei das extrem schnell. “Unsere Ergebnisse beantworten zwar nicht alle Fragen über den exakten Mechanismus des Massenaussterbens”, sagt Koautor Paul Olsen vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University in New York. “Aber die zeitliche Koinzidenz dieses Ereignisses mit dem Vulkanismus ist jetzt ziemlich unangreifbar.”