Perm-Trias-Grenze: Ein Massenaussterben in einem Augenblick

Künstlerische Darstellung einer Vulkanregion während des Massenaussterbens am Ende des Perm. (José-Luis Olivares / MIT)
Künstlerische Darstellung einer Vulkanregion während des Massenaussterbens am Ende des Perm. (José-Luis Olivares / MIT)

Das größte Massenaussterben in der Geschichte des tierischen Lebens fand vor etwa 252 Millionen Jahren statt und löschte mehr als 96 Prozent der marinen Arten und 70 Prozent des Lebens auf dem Land aus, darunter die größten bekannten Insekten, die die Erde bevölkerten. Verschiedene Theorien haben darauf abgezielt, die Ursache für das als Perm-Trias-Massenaussterben bekannte Ereignis zu erklären, beispielsweise ein Asteroideneinschlag, gewaltige Vulkanausbrüche oder eine katastrophale Abfolge von umweltbezogenen Ereignissen. Aber die genaue Bestimmung der Ursache für das Massenaussterben erfordert bessere Messungen darüber, wie lange die Periode des Massenaussterbens andauerte.

Jetzt haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) festgestellt, dass das Massenaussterben am Ende des Perm in einem Zeitraum von 68.000 plus-minus 48.000 Jahren stattfand – aus einer geologischen Perspektive betrachtet praktisch augenblicklich. Der neue Zeitrahmen basiert auf genaueren Datierungsmethoden und spricht dafür, dass das schwerwiegendste Massensterben in der Erdgeschichte mehr als zehnmal schneller ablief, als Forscher bislang angenommen hatten.

"Wir haben das Massenaussterben in absoluter Zeit und Dauer bestimmt", sagte Sam Bowring, der Robert R. Shrock Professor of Earth and Planetary Sciences am MIT. "Wie löscht man innerhalb von wenigen zehntausend Jahren 96 Prozent allen Lebens in den Ozeanen aus? Möglicherweise verlangt ein außergewöhnliches Massenaussterben eine außergewöhnliche Erklärung."

Neben der Schätzung des Zeitrahmens fanden Bowring, der Doktorand Seth Burgess und ein Kollege des Nanjing Institute of Geology and Paleontology auch heraus, dass die Ozeane 10.000 Jahre vor dem Beginn des Aussterbens einen Anstieg leichten Kohlenstoffs verzeichneten. Das spiegelt wahrscheinlich eine massive Freisetzung von Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre wider. Dieser dramatische Wandel könnte zu einer umfassenden Übersäuerung der Ozeane geführt und die Meerestemperaturen um zehn Grad Celsius oder mehr erhöht haben, was den Großteil des marinen Lebens tötete.

Aber was löste den Anstieg des Kohlenstoffdioxids ursprünglich aus? Die führende Theorie unter Geologen und Paläontologen hat mit weit verbreiteten, lang andauernden Vulkanausbrüchen des Sibirischen Trapps zu tun, einer Region in Russland, deren stufige Hügel eine Folge wiederholter Magmaeruptionen sind. Um zu bestimmen, ob Eruptionen des Sibirischen Trapps einen massiven Anstieg des marinen Kohlenstoffdioxids verursachten, verwenden Burgess und Bowring ähnliche Datierungsmethoden zur Abschätzung eines Zeitrahmens für die Vulkanausbrüche während des Perm. Man schätzt, dass sie über fünf Millionen Kubikkilometer betragen haben.

"Was immer das Massenaussterben ausgelöst hat, es muss sehr schnell abgelaufen sein, das ist klar", sagte Burgess, der leitende Autor einer Abhandlung, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences über die Ergebnisse berichtet. "Schnell genug, um die Biosphäre zu destabilisieren, bevor der Großteil des pflanzlichen und tierischen Lebens Zeit hatte, sich daran anzupassen, um zu überleben."

Ein Massenaussterben datieren

Im Jahr 2006 reisten Bowring und seine Studenten nach Meishan (China), eine Region, deren Gesteinsformationen Belege für das Massenaussterben am Ende des Perm enthalten. Geochronologen und Paläontologen strömten in Scharen in das Gebiet, um nach Anhaltspunkten in den Sedimentgesteinsschichten zu suchen. Wissenschaftler haben sich insbesondere auf eine Gesteinsschicht konzentriert, von der man annimmt, dass sie das Ende des Perm und den Beginn der Trias darstellt. Die Annahme gründet auf Hinweisen wie der Anzahl der Fossilien in den umgebenden Gesteinsschichten.

Eine Gesteinsformation aus der Perm-Trias-Grenze in Meishan (China). Dieses Foto zeigt die Kalksteinschichten zwischen den Schichten vulkanischer Asche, die von den Forschern datiert werden konnten. (Photo: Shuzhong Shen)
Eine Gesteinsformation aus der Perm-Trias-Grenze in Meishan (China). Dieses Foto zeigt die Kalksteinschichten zwischen den Schichten vulkanischer Asche, die von den Forschern datiert werden konnten. (Photo: Shuzhong Shen)

Bowring sammelte Gesteinsproben aus diesem Gebiet und aus nahen, wechselnden Schichten von vulkanischen Ascheablagerungen und Fossilien enthaltendem Gestein. Nach der Analyse der Gesteinsproben im Labor berichtete sein Team 2011, dass das Ende des Perm wahrscheinlich weniger als 200.000 Jahre dauerte. Dieser Zeitrahmen war allerdings noch nicht präzise genug, um irgendwelche Schlussfolgerungen über die Ursache des Massenaussterbens zu treffen.

Jetzt hat das Team seine Schätzungen mit genaueren Datierungsmethoden verfeinert, die auf einem besseren Verständnis der Unsicherheiten bei Zeitskalenmessungen beruhen. Mit diesem Wissen analysierten Bowring und seine Kollegen nochmals die Gesteinsproben, die sie aus fünf vulkanischen Ascheschichten an der Perm-Trias-Grenze gesammelt hatten. Die Forscher pulverisierten das Gestein und isolierten winzige Zirkonkristalle, die ein Gemisch aus Uran und Blei enthielten. Dann trennten sie das Uran von dem Blei und maßen die Verhältnisse beider Isotope, um das Alter jeder Gesteinsprobe zu bestimmen.

Aus ihren Messungen erhielten die Wissenschaftler ein viel genaueres "Altersmodell" für das Massenaussterben am Ende des Perm, was jetzt anscheinend etwa 60.000 Jahre gedauert hat (mit einer Unsicherheit von 48.000 Jahren). Dem Massenaussterben ging ein starker Anstieg des Kohlenstoffdioxidgehalts in den Ozeanen unmittelbar voraus.

Auf die Wahrheit zuschrauben

Der neue Zeitrahmen verleiht der Theorie Gewicht, nach der das Aussterben durch schwere Vulkanausbrüche des Sibirischen Trapps ausgelöst wurde. Die Eruptionen setzten flüchtige Substanzen in die Atmosphäre und Ozeane frei, darunter Kohlenstoffdioxid. Mit einem so kurzen Zeitrahmen sei es möglich, dass ein einziger, katastrophaler Anstieg der Magmaaktivität einen fast augenblicklichen Kollaps aller globalen Ökosysteme verursachte, sagte Bowring.

Andrew Knoll, ein Professor für Geo- und Planetenwissenschaften an der Harvard University, sagte, der verfeinerte Zeitrahmen der Gruppe werde Forschern eine Möglichkeit bieten, um zu überprüfen, ob die Eruptionen des Sibirischen Trapps mit dem Massenaussterben übereinstimmen.

"Die meisten vorgestellten Mechanismen, die für das beobachtete Muster des Massenaussterbens in Betracht gezogen wurden, stützen sich auf einen schnellen Wandel der Umwelt. Die scharfen Grenzen des Zeitrahmens dienen daher auch als Test für diese Theorien", sagte Knoll. Dieser neue Zeitrahmen bringt uns näher an die Lösung eines bedeutenden Problems in den geologischen Aufzeichnungen."

Um zu bestätigen, ob der Sibirische Trapp tatsächlich der Corpus Delicti für das Massenaussterben ist, planen Burgess und Bowring eine ähnlich präzise Zeitlinie für die Eruptionen des Sibirischen Trapps zu bestimmen. Sie werden sie mit dem neuen Zeitrahmen des Massenaussterbens vergleichen, um herauszufinden, wo sich die beiden Ereignisse überschneiden. Die Forscher werden weitere Gebiete in China untersuchen, um zu sehen, ob die Dauer des Massenaussterbens noch präziser bestimmt werden kann.

"Wir haben unseren Ansatz verfeinert und jetzt haben wir eine höhere Genauigkeit und Präzision", sagte Bowring. "Man kann es sich wie ein langsames Vorwärtsschrauben in Richtung Wahrheit vorstellen."

Quelle: http://web.mit.edu/newsoffice/2014/an-extinction-in-the-blink-of-an-eye-0210.html

(THK)

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Ein Kommentar

  1. Wir sind gerade dabei, das menschgemacht zu wiederholen. All unsere fossile Energie ist nichts Anderes als durch Fotosynthese gebundenes und dann sedimentiertens vulkanisches CO2. Und das blasen wir aus Wachstumsgier in unsere sensible Atmosphäre. Schon jetzt gibt es punktuelle Erwärmungen von fast 5°. Und diese Dimension hat ausgereicht, alles zum Kippen zu bringen. Die Episode des Homo sapiens wird enden und der Natur Raum und Zeit geben, alles neu zu ordnen.

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