Klima- und Umweltveränderungen (6) Massensterben

Massensterben an der Perm-Trias Grenze Klima 107 Massensterben an der Perm-Trias Grenze Einen der besten Aufschlüsse von der Perm/Trias-Grenze gibt es übrigens am Gartnerkofel in den Karnischen Alpen. Völlig überraschend ist kürzlich ein möglicher Überlebender der Katastrophe an der P/T Grenze aufgetaucht (Nature,407,S897, 2000). Amerikanische Wissenschaftler entdeckten in 251 Millionen Jahre altem Salz Bakteriensporen in eingeschlossener Sole (unten). In einer Nährlösung erwachte Bacillus permians wieder zum Leben. Im Ozean starben etwa 95 % aller Arten aus (links, Nat. Geogr.). Die säugetierähnlichen Reptilien an Land waren besonders stark betroffen (rechts Dimetrodon, eine fleischfressende Kammrücken-echse). Einer der wenigen Überlebenden und damit der große „Gewinner“ war der Pflanzenfresser Lystrosaurus (Mitte).

Hot Spots und Inselketten Klima 108 Hot Spots und Inselketten Die Hawaii Inseln sind ein Bilderbuch- (Lehr-buch) Beispiel für eine Inselkette, die durch einen Hot Spot erzeugt wird. Aktive Vulkane gibt es derzeit nur auf „Big Island“ und Maui bzw. auf Loihi, das sich allerdings noch unter dem Meeresspiegel be-findet. Kauai ist schon stark erodiert, hier findet man den „Grand Canyon“ des Pazifik. Jenseits von Midway gibt es nur noch „Seamounts“. Bildquelle: T&T, 1999. Abb.: Thurman & Trujillo „Essentials of Oceanography“, 1999

Klima 109 Diapire Abb.: Thurman & Trujillo „Essentials of Oceanography“, 1999 Diapire sind aufsteigende Körper eines Materials mit einer geringeren Dichte als das umliegende Material. Der Begriff stammt ursprünglich aus der Salztektonik: Salzstöcke sind „Evaporitdiapire“. Besonders spektakuläre Beispiele findet man im Iran, im Zagros Gebirge (Bildquelle: NASA).

Klima 110 Diapire Abb.: Thurman & Trujillo „Essentials of Oceanography“, 1999 Salzstöcke im Iran im Satellitenbild (rechts oben, Quelle: NASA) und im Luftbild (Bild-quelle: G. Steinmetz). Man beachte den Gleit-schirm als Größenvergleich.

Spalteneruptionen an Hot Spots Klima 111 Spalteneruptionen an Hot Spots Spalteneruption, Piton de la Fournaise (La Réunion) Spalteneruptionen in Hawaii: Puuo (o.r.), Kilauea (li. u. re.) als (sehr bescheidene) Beispiele für die Entstehung von Plateaubasalten in der Vergangenheit

Hot Spots im Pazifik Hawaii Hot Spot Galapagos Pitcairn Osterinsel Klima 112 Hot Spots im Pazifik Emperor Seamounts Hawaii Inseln Hawaii Hot Spot Galapagos Tuamoto Archipel Pitcairn Osterinsel Abb.: Spektrum der Wissenschaft Quelle: SdW Cook Inseln Hot Spots im Pazifik und vulkanische Inselketten, die durch Gleiten der Platten über den mehr oder weniger stationären Hot Spot gebildet werden (Paradebeispiel = Hawaii).

Hot Spots und ihre Spuren Klima 113 Hot Spots und ihre Spuren Quelle: NASA Vulkaninseln – Galapagos (links oben) Versinkende Vulkane mit Saumriffen und Atollen – Tahaa + Raiatea; Bora Bora, und Tupai, Franz. Polynesien (links unten) Atolle mit vollständig versunkenen Vulkanen – Malediven (rechts oben).

Hot Spots und Schildvulkane Klima 114 Hot Spots und Schildvulkane Quelle: NASA Der Maun Loa auf Hawaii (oben im Hintergrund und rechts im Satellitenbild ist) ist der mächtigste Schildvulkan auf der Erde, genährt von einem Hot Spot. Er, und der etwas höhere (aber weniger „voluminöse“) Mauna Kea, von dem das obere Bild aufgenommen ist, erheben sich mehr als 9 000 m über den Meeresboden. Der Olympus Mons auf dem Mars (ganz rechts) ist allerdings 22 km höher als seine Umgebung. Olympus Mons ist der höchste bisher bekannte Berg im Sonnen-system, sein Durchmesser beträgt fast 600 km, auch er ist ein Schildvulkan.

Plateaubasalte Quelle: SdW Klima 115 Plateaubasalte Abb.: Spektrum der Wissenschaft Zum Thema Plateaubasalte und Massensterben gibt es ein Buch von Vincent Courtillot: „Das Sterben der Saurier - Erdgeschichtliche Katastrophen“, erschienen im Enke-Verlag. Quelle: SdW Wenn der „Pilzkopf“ eines Manteldiapirs die Kruste erreicht bilden sich gewaltige Flutbasalte (zum Glück nicht in historischer Zeit) und (schaffen unter anderem) Unordnung auf dem Ozeanboden.

Plateaubasalte Atlantik Klima 116 Plateaubasalte Atlantik Bei den Iguacu-Fällen im Grenz-gebiet zw. Argentinien und Brasilien fließt der Parana über basaltische Klippen. Sie sind Teil der Parana-Flutbasalte, die vor 120 Ma über dem Walvis Hot Spot entstanden sind, der heute unter der Insel Tristan da Cunha liegt. Quelle: SdW

Laki – Spaltenausbruch Klima 117 Laki – Spaltenausbruch Die größte historische Spalteneruption war der Laki-Spaltenausbruch in Island, 1783/1784, dabei wurden etwa 15 km3 Magma gefördert.

Laki – Spaltenausbruch Klima 118 Laki – Spaltenausbruch Entlang der Laki-Spalte erstrecken sich über 25 km mehr als 100 Schlacke-Kegel. Im Hintergrund (rechts) sieht man den Vatnajökull, den mächtigsten („voluminösesten“) Gletscher Europas (Bilder: UF).

Sibirische Flutbasalte Klima 119 Sibirische Flutbasalte Der „sichtbarste Teil“ der Sibirischen Plateaubasalte ist das Putorana Plateau, links oben aus der Erdumlaufbahn (NASA), rechts oben aus dem Flugzeug (M. de Graaf).

Sibirische Flutbasalte Klima 120 Sibirische Flutbasalte Der blaue Nil durchfließt in seinem Oberlauf die äthiopischen Flutbasalte. Das Putorana Plateau, ein Teil der Sibirischen Plateaubasalte, Bildquelle: National Geographic.

Klima 121 Dekkan Flutbasalte Dekkan Trapps, Indien.

Kometeneinschlag am Jupiter, 1994 Klima 122 Kometeneinschlag am Jupiter, 1994 Der Komet Shoemaker-Levy 9 (oben) bestand aus über 20 Bruchstücken, die beim Vorbeiflug an Jupiter durch Gezeitenkräfte auseinander gerissen worden waren. Im Juli 1994 schlugen alle Fragmente mit etwa 60 km/s und einer Sprengkraft von jeweils einigen Millionen Megatonnen TNT auf Jupiter ein (links, Insets: IR-Aufnahmen). Der „Große Rote Fleck“ (unter dem linken Inset) ist etwa dreimal so groß wie die Erde. Das Inset rechts unten zeigt den Feuerball des Einschlages von Fragment G etwa 12 Minuten nach dem Impakt auf der Rückseite von Jupiter (Quellen: HST, NASA). Die Sprengkraft von großen Explosionen wird häufig mit der des konventionellen Sprengstoffes Trinitrotoluol (TNT) verglichen. Die Atombombenexplosion in Hiroshima entsprach der Explosion von etwa 22 000 Tonnen TNT.

Asteroiden und Meteorite Klima 123 Asteroiden und Meteorite Die Form des Asteroiden Cleopatra, erinnert auffallend an einen Hundeknochen. Olivin ist auch ein Hauptbestandteil des Erdmantels. Einiges zu Meteoriten findet man unter: http://planetscapes.com/solar/germ/meteor.htm und http://wappswelt.de/tnp/nineplanets/meteorites.html Der Asteroid Ida besitzt bei einer Länge von 52 km sogar ein eigenes Magnetfeld. Der kleine Punkt rechts ist Daktylus, ein Mikro-Mond, der den Asteroiden umkreist. Dünnschliff eines Stein-Eisen-Meteoriten, im Gegenlicht leuchten Olivin-Kristalle auf, die sich in einem Gerüst aus Nickeleisen befinden.

Impakt in Yucatan, vor 65 Mio. Jahren Klima 124 Impakt in Yucatan, vor 65 Mio. Jahren Vor 65 Millionen Jahren schlug ein Asteroid mit einem Durchmesser von ~ 15 km mit einer Geschwindigkeit von mindesten 25 km/s und einer Sprengkraft von etwa einer Milliarde Megatonnen TNT im flachen Wasser des nordamerikanischen Kontinentalschelfs ein, und erzeugte einen Krater mit 180 km Durchmesser. Darstellung des Impakts eines Asteroiden (mit gewisser künstlerischer Freiheit).

Die Erde am Ende der Kreide Klima 125 Die Erde am Ende der Kreide Verteilung der Kontinente und Ort des Impakts (vor 65 Ma) im heutigen Yucatan, Mexiko.

Klima 126 Spuren in Yucatan Als Schwereanomalie „verrät“ sich der inzwischen tief unter Sedimenten verborgene Krater des Asteroiden, der sehr wahrscheinlich für das Aussterben der Dinosaurier „verant-wortlich“ ist (Boden-messungen der Schwere-anomalie, Quelle: National Geographic). Ein Cenote ist ein teilweise mit Wasser gefüllte Einsturzdoline. Von den Mayas wurden Cenotes als Wasserquellen und religiöse Opferstätten benutzt. Eines der bekanntesten Beispiele ist die (der) „Cenote de los Sacrificios“ in Chichen Itza.

Spuren des Einschlages (1) Klima 127 Spuren des Einschlages (1) Schwereanomalie im Bereich des Chicxulub-Kraters in Yucatan, Mexico (Quelle: LPI). Grenzton an der Kreide/Teriär Grenze in Gubbio, Umbrien. Der Ton enthält die Iridium-Anomalie

Spuren des Einschlages (2) Klima 128 Spuren des Einschlages (2) Sedimente aus New Mexico zeigen, dass die bis dahin vorherrschenden Samenpflanzen plötzlich von Farnen abgelöst wurden. Geschockter Quarz mit einem Durchmesser von etwa 0.1 mm. Die charakteristische Lamellenstruktur ent-steht nur bei extremen Drücken, die z.B. bei Asteroideneinschlägen oder bei Kernwaffen-explosionen auftreten Mikrotektite – winzige Glaskugeln aus geschmolzenem Gestein in der K/T Grenzschicht, die beim Einschlag vor 65 Millionen Jahren entstanden.

Klima 129 Weltweite Brände „Der Tag an dem die Erde brannte“, von A. Kring und Daniel D. Durda, SdW 2/2005. Die Folgen von Asteroiden-Einschlägen selbst-gewählter Intensität kann man sich unter: http://janus.astro.umd.edu/astro/impact/ berechnen lassen. Damit Pflanzen austrocknen und in Brand geraten, müssen sie mindestens 20 Minuten lang mit etwa 12 000 W/m2 erhitzt werden. Diese Bedingungen wurden im Gebiet rund um Chicxulub erreicht, aber auch bei dessen Antipoden im heutigen Indien. Während die Erde unter einem Hagel von wieder in die Atmosphäre eintretendem Gesteinsschutt rotierte, fraßen sich von beiden Regionen breite Feuerstraßen westwärts. Weltweit findet man etwa 70 Mrd. Tonnen Ruß. Nach dem Einschlag gab es eine weit geringere Artenvielfalt als zuvor. Als Erste erholten sich Farne und Algen (Quelle: Spektrum der Wissenschaft).

Verlierer und Gewinner Klima 130 Verlierer und Gewinner Quetzalcoatlus northropi, 12 m Spannw. Säugetiere der Oberkreide. Tyrannosaurus rex, Triceratops horridus Erschöpfende Informationen über Dinosaurier (unter anderem eine Liste aller Gattungen) findet man im „Dinosauricon“: http://dinosauricon.com/main/index.html Giganotosaurus carolinii (Schädel rechts als Insert) war der größte Raubsaurier aller Zeiten.

Nicht nur die Dinosaurier Klima 131 Nicht nur die Dinosaurier Am Ende der Kreidezeit starben längst nicht nur die Dinosaurier aus, sondern z.B. auch die Ammoniten, die die Ozeane mehr als 300 Millionen Jahre bevölkert hatten. In der Oberkreide lebte die größte bekannte Art – Parapuzosia seppenradensis. Im NHM Wien gibt es ein stattliches Exemplar aus Gosau (links), das größte bekannte – mit 1.8 m Durchmesser (und das ist nicht einmal komplett !) ist im LWL-Museum für Naturkunde in Münster zu bewundern (auch Bild-Quelle).

Andere Einschläge auf der Erde Klima 132 Andere Einschläge auf der Erde Chevrolet, New York, 1992. Bilder von weiteren irdischen Einschlagskratern gibt es unter: http://planetscapes.com/solar/germ/tercrate.htm Manicouagan Krater in Kanada, teils von einem See gefüllt, Durchmesser etwa 100 km, Alter etwa 214 Millionen Jahre (Shuttle-Aufnahme). Gosses Bluff, Australien, Durchmesser 22 km, 142 Mio. Jahre alt. Steinige Tunguska, Sibirien, 1908, etwa 20 Kilo-Tonnen TNT (Hiroshima), 2000 km2 Wald zerstört.

Klima 133 Impakt-Krater http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/craters/crater_index.shtml Die Clearwater Lakes in Quebec, Canada, sind eines der seltenen irdischen Beispiele eines Zwillingskraters (links, Durchmesser: 36 bzw. 26 km, Alter: etwa 290 Ma). Der Kara-Kul See in Tadschikistan liegt im Inneren eines Einschlagkraters, der erst vor wenigen Jahren als solcher erkannt wurde (rechts, Durchmesser: 52 km, Alter: < 10 Ma). Quelle: Lunar and Planetary Institute, Texas.

Planetesimale auf Kollisionskurs Klima 134 Planetesimale auf Kollisionskurs <http://www.astronews.com/news/artikel/2013/02/1302-039.shtml> "Der Asteroid hatte einen Durchmesser von ungefähr 17 Metern und wog etwa 10.000 Tonnen", so die Analyse von Professor Peter Brown von der kanadischen University of Western Ontario. "Er traf die Erdatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 64.000 Kilometern pro Stunde und brach in einer Höhe von 19 bis 24 Kilometern auseinander. Die resultierende Explosion hatte eine Stärke von mehr als 470 Kilotonnen TNT", Am 15. 2. 2013 explodierte ein gerade einmal 17 m großer Meteoroid über dem Ural – mit der etwa 30fachen Energie der Hiroshima-Bombe (Bilder: Alex Alishevskikh, Velentin Kazako, RMES).