Totschlag aus dem All

Der Floh des Teufels

Dass der lange zuvor bekannte Faunen- und Florenschnitt, der das Ende der Kreidezeit und den Übergang zur geologischen Epoche des Paläogens markiert, durch einen Totschlag aus dem All verursacht wurde, haben 1980 der Geologe Walter Alvarez und sein Vater, der Physik-Nobelpreisträger Luis Alvarez, vermutet. Sie entdeckten eine erhöhte Konzentration von Iridium in der Kreide-Paläogen-Grenzschicht. Das Schwermetall ist in der Erdkruste selten, jedoch in Planetoiden relativ häufig.

Obwohl die Hypothese zunächst auf großen Widerstand stieß, konnte sie alsbald durch weitere Indizien erhärtet werden. Sie setzte sich durch, als Anfang der 1990er-Jahre ein unterirdischer Riesenkrater identifiziert wurde, der das treffliche Alter aufweist. Er hat einen Durchmesser von etwa 180 Kilometern; ein mutmaßlicher äußerer Ring könnte sogar 300 Kilometer erreichen, was aber unsicher ist. Der Mittelpunkt des Kraters liegt unter dem nördlichen Rand der mexikanischen Halbinsel Yucatán in der Nähe eines Dorfes namens Chicxulub (Maya: „Floh des Teufels“). Der danach benannte Krater ist heute unter mehreren hundert Metern jüngerer Sedimente verschüttet. Er verriet sich durch seismische Untersuchungen, magnetische Anomalien, Schwerefeldmessungen und einen halbkreisförmigen Ring von Cenoten: meist mit Grundwasser gefüllten Einsturzlöchern im zerfurchten Kalkstein.

Die Größe des Chicxulub-Kraters wie auch die Masse der weltweiten Iridium-Anomalie lassen darauf schließen, dass der Himmelskörper, der vor 66 Millionen Jahren auf die Erde stürzte, einen Durchmesser von 10 bis 15 Kilometern hatte und mindestens 10¹² Tonnen wog. Doch nicht nur seine Größe, sondern auch sein Einschlagsort und -winkel bestimmten die Folgen des Crashs. Und beide wirkten sich besonders verheerend aus, wie zahlreiche Untersuchungen erst in jüngster Zeit ergaben.

Großes Pech

Der kosmische Killer traf ein flaches, höchstens wenige hundert Meter tiefes tropisches Schelfmeer. Er schlug in einem fatalen Winkel ein. Das berechnete ein Team um Gareth S. Collins vom Imperial College in London anhand von Computersimulationen und deren Vergleich mit den geologischen Befunden, etwa der asymmetrischen Struktur des Kraters und der Gesteinsschichten unterhalb davon, der Lage von aufgewölbten Mantelgesteinen sowie der Sedimentabfolge in Bohrkernen, die aus der Region entnommen worden waren. Die Analyse legt nahe, dass der Meteorit die Erde mit einem Horizontwinkel von etwa 60 Grad (mindestens über 45 Grad) aus nordöstlicher Richtung traf. Die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Winkel ist nicht sehr hoch: nur etwa 25 Prozent.

Der kreidezeitliche Massenkiller schlug dort in ein flaches Schelfmeer ein, wo heute die mittelamerikanische Halbinsel Yucatán am Golf von Mexiko liegt – eine besonders prekäre Stelle. Die Illustration zeigt, wie der frische, fast 200 Kilometer große Doppelringkrater damals ausgesehen haben könnte. · Foto: © Illustration: Science Photo Library / Detlev Van Ravenswaay

„Wenn man das Modell mit verschiedenen Aufprallwinkeln durchrechnet, beispielsweise bei 30 und 45 Grad, lassen sich die Daten nicht erklären“, sagt Collins. „Und bei einem senkrechten Treffer von oben, also bei 90 Grad, liegen die Zentren der geschichteten Strukturen alle übereinander. Das passt ebenfalls nicht zu den Beobachtungen.“

Eine Folge des ungünstigen Einschlags war, dass die Menge der dabei freigesetzten klimaschädlichen Gase bis zu zehnmal so hoch war wie bei einem senkrechten oder bei einem flachen Treffer. Bei letzterem hätte sich die Wucht des Aufpralls weiter über das Gestein verteilt; dadurch wären weniger Gase in die Luft gelangt. Überdies wurde sehr viel Staub in die Atmosphäre geschleudert.

Auch der Einschlagsort bedeutete großes Pech für die Biosphäre. Denn der Untergrund unter dem Schelfmeer bestand aus mächtigen Kalkstein- und Dolomitschichten (also Karbonaten), durchsetzt mit schwefelreichen Evaporiten wie Gips und Anhydrit (Kalziumsulfat). Das Gestein war somit besonders reich an Schwefel und Kohlenstoff, überdies an Kohlenwasserstoffen (fossiles Material von Plankton, Algen und Pflanzen: Ölschiefer, Erdöl, Kerogen).

Nur 10 bis 20 Prozent der Erdoberfläche damals waren ähnlich ungünstig: Denn ein Teil des Untergrunds verdampfte und verbrannte beim Einschlag, sodass sich gewaltige Mengen an Rußpartikeln und Schwefel-Aerosolen bildeten. Sie breiteten sich innerhalb weniger Tage in der gesamten Stratosphäre aus und führten zu einem drastischen globalen Temperatursturz – um bis zu 30 Grad Celsius im Jahresmittel, laut extremen Schätzungen; realistischer sind 10 bis 20 Grad. Zur Klimakatastrophe kam die Finsternis. In den ersten Tagen und Wochen führten Staub und Ruß – auch von verheerenden Waldbränden weltweit –, sowie die Gesteinspartikel in der Luft zu einer dramatischen Verdunklung, die Tage bis Wochen anhielt. Die Aerosole zirkulierten sogar zwei, drei Jahre in großer Zahl.

Tiefgründige Forscher: Joanna Morgan (links) und Sean Gulick leiteten eine internationale Expedition, die 2016 einen Bohrkern vom Chicxulub-Krater zutage fördern konnte. Die Analysen seither verrieten erstaunliche Details vom Inferno vor 66 Millionen Jahren – sogar von den ersten Stunden der Katastrophe. · Foto: © The University of Texas at Austin / Jackson School of Geosciences

Diese Kombination aus Abkühlung, in vielen Regionen wohl unter den Gefrierpunkt, und Lichtmangel bedeutete das Todesurteil für viele Spezies. Photosynthese war nicht oder nur noch eingeschränkt möglich. Die terrestrischen und marinen Nahrungsketten brachen zusammen. Leichen pflasterten den Planeten.

Kein guter Tag für die Erde

Ein Rückblick auf die Zeit unmittelbar nach dem Inferno erlaubt ein Bohrkern vom Chicxulub-Krater. Er ist 829 Meter lang und erreichte eine Tiefe von über 1,3 Kilometern unter dem Meeresboden. Gewonnen wurde er 2016 im Rahmen der IODP/ICDP-Expedition (International Ocean Discovery/Continental Scientific Drilling Program), geleitet von Joanna Morgan vom Imperial College London, Großbritannien, sowie von Sean Gulick von der University of Texas in Austin. Die Probe stammt vom ringförmigen Höhenzug im Kraterinneren (peak ring), rund 40 Kilometer nordwestlich des Kratermittelpunkts, also nicht vom äußeren Kraterrand.

Der untere Teil des Bohrkerns enthält ungefähr 600 Meter kristallines Grundgebirge: überwiegend stark deformierten und geschockten Granit. Darüber befindet sich eine etwa 130 Meter mächtige Schichtfolge von Ablagerungen, die den Krater hauptsächlich innerhalb des ersten Tages nach dem Einschlag auffüllten. Binnen weniger Minuten stürzte das vom Einschlag emporgehobene oder verdrängte Grundgestein nach außen und bildete den Peakring. Einige Dutzend Minuten lang türmten sich daraufhin rund 40 Meter des unter dem enormen Druck geformten und emporgeworfenen Impaktschmelzgesteins sowie grobkörniges Suevit auf. Darüber liegt eine gut 90 Meter messende, nach oben feinkörniger werdende Schicht, deren Material von Meereswellen eingetragen wurde: zunächst vom zurückströmenden Wasser, dann von Seiches (stehenden Wellen) im Krater, schließlich von einem Tsunami, der vom äußeren Kraterrand zurückgeworfen wurde.

Es ergibt sich also folgendes Szenario: Nachdem der Bolid das kurzfristig bis zu 30 Kilometer tiefe Kraterloch geschlagen und enorme Mengen an Gestein vaporisiert und herausgeschleudert hatte, löste er einen gigantischen Tsunami sowie Erdbeben aus. Wassermassen stürzten in die Wunde der Erdkruste zurück und spülten Material vom Meeresgrund ringsum sowie vom weiter entfernten Festland hinein. Es lagerte sich im Lauf einiger Stunden ab. Die oberen, also jüngeren Bereiche enthalten sogar Spuren von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen. Diese lassen sich als Verbrennungsreste und Abbauprodukte der untergegangenen Vegetation deuten. Und darüber konnten Reste von Holzkohle identifiziert werden: Relikte von Waldbränden.

Stichprobe in die Katastrophe: Ausschnitt aus einem insgesamt über 800 Meter langen Bohrkern durch den inneren Kraterring von Chicxulub. Daraus lässt sich eine Art geologisches Tagebuch des kreidezeitlichen Infernos rekonstruieren. Die Kreide-Paläogen-Grenze befindet sich bei der 30-Zentimeter-Angabe. · Foto: © International Ocean Discovery Program

Nicht in der Probe nachweisbar sind schwefelhaltige Sedimentgesteine. Das ist ein weiteres Argument dafür, dass sie unmittelbar verdampften, was enorme Mengen an Sulfat-Aerosolen in die Atmosphäre blies. Gulicks Team schätzt, dass der Einschlag 200 bis 450 Gigatonnen Schwefel sowie 300 bis 600 Gigatonnen Kohlendioxid freisetzte. (Andere Rechnungen ergaben geringere Werte.)

Die Sedimentschicht, die sich nach dem Einschlag im Krater abgelagert hat, enthält sehr viel Staub. Er hat sich binnen nur ungefähr 20 Jahren abgesetzt. Schon früher legten Modellrechnungen nahe, dass der durch den Einschlag aufgewirbelte Staub nicht länger als ein paar Jahrzehnte in der Atmosphäre zirkulierte. Auch ein Anstieg an Iridium konnte darin nachgewiesen werden – im Einklang mit den globalen Befunden in der Kreide-Paläogen-Grenzschicht. „Das ist eine Koinzidenz, die geologisch gesehen nicht zufällig sein kann, sondern eine Ursache hat“, kommentiert Gulick. „Damit sind alle Zweifel daran ausgeräumt, dass die Iridium-Anomalie mit dem Chicxulub-Krater zusammenhängt.“

Die höchste Iridium-Konzentration befindet sich in einem fünf Zentimeter dünnen Abschnitt des Bohrkerns, über den Einschlagssedimenten auf dem Kraterring. „Wir haben die Ergebnisse von vier unabhängigen Laboren zusammengeführt, um sicherzustellen, dass wir richtig liegen“, sagt Steven Goderis von der Freien Universität Brüssel in Belgien. Die Analysen wurden in Österreich, Belgien, Japan und den USA gemacht.

Auch andere Elemente, die für Planetoiden typisch sind, kommen in diesem Gesteinsbereich häufiger vor: Kobalt, Nickel sowie Ruthenium, Rhodium, Palladium, Rhenium, Osmium, Platin und Gold. Ihr Verhältnis passt zu den Messungen von Proben, die an 52 verschiedenen Orten weltweit aus derselben geologischen Schicht entnommen wurden.

Splitter des Infernos: Einschlagschmelzgestein mit Quarz- und Feldspatklasten aus dem Chicxulub-Krater. Diese Probe stammt aus einem Bohrkern. · Foto: © Science Photo Library / Alexander, Max / Asteroid Day / B612

Dem Täter auf der Spur

Auch die Natur des Totschlägers aus dem All ist inzwischen bekannt: Es handelt sich um einen Kohligen Chondriten. Dieser seltene und besonders ursprüngliche Typ von Meteoriten hatte sich bereits vor 4,6 Milliarden Jahren im frühen Sonnensystem gebildet: jenseits der damaligen Umlaufbahn von Jupiter, also fern von der Hitze der Protosonne. Diese Objekte machen weniger als fünf Prozent aller Meteoriten aus, die in jüngerer Zeit auf unseren Planeten stürzten. (In der ersten Jahrmilliarde trafen sie die Erde hingegen häufig und brachten Wasser und organische Stoffe mit – wichtige Voraussetzungen für die Entstehung des Lebens.) Kohlige Chondriten bestehen aus bis zu drei Prozent Kohlenstoff, daher ihr Name. Sie enthalten auch viel Wasser und weitere volatile Moleküle wie Kohlendioxid und -monoxid, zudem kleinere Mengen schwefel-, stickstoff- und wasserstoffhaltiger Gase, die allesamt gebunden in Mineralien und organischer Materie vorkommen, aber leicht verdampfen.

Schon 1998 publizierten Alexander Shukolyukov und Günter Lugmair von der University of California in San Diego, dass neben Iridium auch die Konzentration von Chrom-54 an der Kreide-Paläogen-Grenze erhöht ist, wie es beim Einschlag eines Kohligen Chondriten zu erwarten wäre. Im selben Jahr berichtete Frank T. Kyte, Geochemiker an der University of California in Los Angeles, von einem 2,5 Millimeter kleinen fossilen Meteoritenfragment. Er entdeckte es in einem Tiefseebohrkern aus dem Nordpazifik, rund 9.000 Kilometer vom Chicxulub-Krater entfernt. Es befand sich an der Kreide-Paläogen-Grenze und passt zu einem metall- und sulfidhaltigen Kohligen Chondriten. Kyte mutmaßte, dass es möglicherweise erhaltenes Material des Chicxulub-Boliden sei.

Ein Durchbruch brachte dann eine Studie, die ein Team um Mario Fischer-Gödde von der Universität Köln 2024 publizierte. Analysiert wurde der Ruthenium-Gehalt in drei verschiedenen Kreide-Paläogen-Grenzschichten weltweit. Dieses Element kommt 100-mal häufiger in Meteoriten vor als in der Erdkruste. Es zeigte sich, dass in allen Proben ein ähnliches Verhältnis der sieben Isotope herrscht, was auf eine gemeinsame Quelle hinweist, und dass es dem Isotopenverhältnis in Kohligen Chondriten entspricht, nicht aber anderen Meteoriten-Typen. Hingegen glichen die Ruthenium-Werte aus fünf 36 bis 470 Millionen Jahre alten Einschlagskratern denen in silikatreichen Meteoriten, die näher an der Sonne entstanden sind.

Eine im Juli 2026 veröffentlichte Studie bestätigte das „Täterprofil“ nicht nur, sondern grenzte es noch weiter ein. Georgy Makhatadze von der Universität Paris Cité analysierte mit seinem internationalen Team Isotopenverhältnisse des Elements Nickel in elf Kohligen Chondriten aus verschiedenen Unterklassen sowie in Proben aus der Kreide-Paläogen-Grenzschicht, gewonnen in Dänemark, Italien und Spanien. Die Daten stehen in gutem Einklang mit den früheren Chrom- und Ruthenium-Messungen. Und sie schließen nun bestimmte Chondriten-Unterklassen eindeutig aus (die als CI, CY und CM bezeichneten, nach den Prototypen aus Ivuna in Tansania, dem Yamato-Gebirge in der Antarktis und Mighei in der heutigen Ukraine). Sehr gut passen sie zur besonders seltenen CO-Unterklasse (von Ornans in Ostfrankreich).

Kohliger Chondrit: Solche Meteoriten (dieser ist 1,7 Zentimeter lang) enthalten relativ viel Kohlenstoff. Analysen ergaben, dass auch der vor 66 Millionen Jahren eingeschlagene Planetoid zu diesem Typ gehört. Er entstand im frühen Sonnensystem vor 4,6 Milliarden jenseits der Jupiterbahn. · Foto: © Getty Images / Ludovic Debono

„Diese Meteoriten gehören nicht zu denen, die man üblicherweise in Sammlungen in Museen sieht“, kommentiert Teammitglied Philippe Claeys von der Freien Universität Brüssel. „Ein CO enthält viel weniger flüchtige Elemente – wie Kohlenstoff, Zink, Wasser und insbesondere Schwefel – als andere Meteoritenklassen. Das macht es weniger wahrscheinlich, dass der im Impaktor enthaltene Schwefel eine entscheidende Rolle für das Massensterben spielte.“ Nicht die Zusammensetzung des Meteoriten selbst war also der tödliche Hauptfaktor, sondern das getroffene Gestein auf der Erde.

Nach einer bereits 2007 publizierten Computersimulation von William F. Bottke, David Vokrouhlický und David Nesvorný vom Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, war der Killer wahrscheinlich das Produkt einer Kollision zweier weitaus größerer Planetoiden vor vielleicht 160 Millionen Jahren. Das Team hatte die Entwicklung der Baptistina-Familie rekonstruiert: einigen tausend Planetoiden von Kilometergröße. Diese könnten den Simulationen zufolge entstanden sein, als sich zwei Objekte mit vielleicht 170 und 60 Kilometer Durchmesser rammten. Viele Trümmer aus dieser Karambolage bewegten sich dann ins innere Sonnensystem. Ein paar andere hinterließen wohl Krater auf dem Mond (etwa Tycho?), auf Venus und Mars. Nach Kraterstatistiken zum Erdtrabanten hatte sich seinerzeit die Einschlagsrate dort mehr als verdoppelt. Allerdings implizierten 2011 Messungen des Infrarot-Weltraumteleskops WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) ein unsicheres, vielleicht sogar jüngeres Alter der Baptistina-Familie und erhärteten den Zusammenhang mit Chondriten nicht.

Doch neuere Computersimulationen von Nesvorný und Bottke mit Simone Marchi demonstrierten, dass sich viele Kohlige Chondriten heute tatsächlich im äußeren Planetoidengürtel befinden. Sie wurden von den großen Gasplaneten, die einst nach innen ins Sonnensystem wanderten, gleichsam mitgenommen und unter ihrem gravitativen Einfluss später auch immer wieder in Richtung inneres Sonnensystem geschleudert. Zehn Kilometer große Objekte, so das Resultat der Rechnungen, müssten deshalb statistisch alle 250 bis 500 Millionen Jahre die Erde treffen. Auf fatale Weise war das vor 66 Millionen Jahren tatsächlich im Wortsinn der Fall. ■

Die Kreide-Paläogen-Grenze

Es ist noch nicht lange her, dass das letzte große Massenaussterben mit der Kreide-Tertiär-Grenze vor 65 Millionen Jahren assoziiert wurde. Inzwischen wurden jedoch sowohl die Bezeichnung als auch die Datierung geändert. Letztere stützt sich vor allem auf eine verbesserte Eichung der Messungen und präzisere radiometrische Messverfahren mithilfe der Argon-39- und Argon-40- Isotopen. Maßgeblich dafür war eine 2013 publizierte Studie von einem Team um Paul Renne vom Berkeley Geochronology Center in Kalifornien. Dabei konnte das Alter der globalen Katastrophe auf 66,043 Millionen plus/minus 43.000 Jahre bestimmt werden.

Die Bezeichnung des Tertiärs gilt eigentlich schon länger als veraltet. Sie wurde um 1760 von dem Bergbauexperten und Geologen Giovanni Arduino geprägt – als dritte grundlegende Schichtordnung, wobei vom Primär und Sekundär bereits im 19. Jahrhundert nicht mehr die Rede war. Die für die geologische Zeitskala zuständige International Commission on Stratigraphy (ICS) hat das Tertiär ab 1976 ersetzt. Seither ist offiziell vom Paläogen (bis vor 23,04 Millionen Jahren) und dem darauffolgenden Neogen (bis vor 2,58 Millionen Jahren) die Rede (abgeleitet vom griechischen „palaios“ für „alt“, „neos“ für „neu“ und „genos“ für „Herkunft“). Trotzdem hat sich das Tertiär noch lange in der Fachliteratur gehalten, besonders im Zusammenhang mit dem Massenaussterben. Inzwischen setzte sich aber die Bezeichnung Kreide-Paläogen-Grenze durch (abgekürzt K-Pg-Grenze).

RÜDIGER VAAS ist BDW-Redakteur und Autor. In seinem ersten Buch „Der Tod kam aus dem All“ von 1995 berichtete er bereits über den Chicxulub-Krater und das spektakuläre Ende der Dinosaurier.

Verblüffende Vorfahren

Säugetiere und Blütenpflanzen profitierten von der Katastrophe am Ende der Kreidezeit. Überraschende Funde zeigen aber, dass einige schon früher florierten.