Der Chicxulub-Asteroid, ein etwa 10 bis 15 Kilometer großer Himmelskörper, traf vor 66 Millionen Jahren auf die Halbinsel Yucatán im heutigen Mexiko. Dass dieser Einschlag für das Ende der Dinosaurier und vieler anderer Tier- und Pflanzenarten verantwortlich war, weiß man seit den 1980er-Jahren. Doch viele Fragen blieben offen: Woher kam der Asteroid? Welche Zusammensetzung hatte er? Und warum konnte ein einzelner Himmelskörper ein globales Ökosystem zum Kollabieren bringen?

Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung von Christian Köberl, ÖAW-Mitglied, Geochemiker, Universitätsprofessor (iR) für Impaktforschung und planetare Geologie an der Universität Wien, konnte nun mithilfe von Nickel-Isotopen den Einschlagkörper genauer bestimmen. Die Ergebnisse wurden in einer Studie veröffentlicht. Im Gespräch erklärt Christian Köberl, warum die Entschlüsselung des „Dino-Killers“ Jahrzehnte gedauert hat, weshalb Isotope dabei eine entscheidende Rolle spielen und wie die Erforschung vergangener Einschläge auch für den Schutz der Erde heute relevant ist.

Die Herkunft des Asteroiden

Seit 1980 weiß man, dass der Untergang der Dinosaurier mit einem Asteroideneinschlag zusammenhängt. Warum hat es trotzdem so lange gedauert, die genaue Herkunft des Asteroiden zu bestimmen?

Christian Köberl:  Im Laufe des 20. Jahrhunderts gab es viele verschiedene Erklärungen dafür – von Klimaänderungen über Vulkanausbrüche bis hin zu kosmischen Ereignissen. Der entscheidende Hinweis kam eher zufällig. Walter Alvarez und sein Team untersuchten eigentlich, wie schnell sich bestimmte Gesteinsschichten abgelagert hatten. Dabei fanden sie Ende der 1970er-Jahre in einer dünnen Schicht an der Grenze zwischen Gesteinen der Kreidezeit und des Tertiär ungewöhnlich hohe Konzentrationen von Iridium und anderen Platingruppenelementen. Diese Elemente kommen in der Erdkruste nur sehr selten vor, sind aber typisch für Meteoriten.

Das war ein eindeutiger Hinweis auf Material außerirdischen Ursprungs.

Die Werte waren etwa hunderttausendmal höher als in den angrenzenden Gesteinen. Das war ein eindeutiger Hinweis auf Material außerirdischen Ursprungs. Später fand man auch sogenannte geschockte Quarzkristalle – Minerale, die nur bei extremen Druckverhältnissen entstehen, wie sie bei großen Einschlägen auftreten. Damit war klar: Es muss einen gewaltigen Impakt gegeben haben. Die nächste Frage war dann aber: Wo ist der Krater? Erst Anfang der 1990er-Jahre wurde der Chicxulub-Krater entdeckt.

Was wusste man bisher über den Asteroiden, und was ist durch die neue Studie dazugekommen?

Köberl: Man wusste bereits, dass es sich um einen Meteoriten aus der Gruppe der Chondrite handeln musste. Das sind aber die häufigsten Meteoriten, ungefähr 80 Prozent aller Meteoriten gehören dazu. Das schränkt die Suche also zunächst nicht besonders stark ein. Vor einigen Jahren konnten wir mithilfe von Ruthenium-Isotopen zeigen, dass der Einschlagkörper zu den sogenannten kohlenstoffreichen Chondriten gehört. Diese sind selten und machen nur etwa zwei bis drei Prozent aller Meteoriten aus. Mit der neuen Untersuchung von Nickel-Isotopen konnten wir die Herkunft noch weiter eingrenzen. Der Asteroid hatte eine Zusammensetzung, die am besten zu sogenannten CO-Chondriten passt. Diese stammen aus dem äußeren Bereich des Asteroidengürtels, also in der Nähe der Jupiterbahn. Damit wissen wir heute nicht nur, dass es ein Asteroid war, sondern auch, aus welchem Bereich des Sonnensystems er wahrscheinlich kam.

Was macht die Erforschung eines 66 Millionen Jahre alten Einschlags für Sie besonders spannend?

Köberl: Es ist tatsächlich fast wie eine kriminalistische Spurensuche. Man nimmt kleine Hinweise – Elemente, Isotope, Mineralstrukturen – und setzt daraus die Geschichte eines Ereignisses zusammen, das 66 Millionen Jahre zurückliegt. Dabei geht es nicht nur um die Dinosaurier. Diese Forschung hilft uns zu verstehen, wie unser Sonnensystem entstanden ist, wie Planeten beeinflusst werden und welche Rolle kosmische Ereignisse in der Entwicklung des Lebens auf der Erde spielen. Solche Untersuchungen sind heute nur noch als internationale Zusammenarbeit möglich. 

Wir wissen heute nicht nur, dass es ein Asteroid war, sondern auch, aus welchem Bereich des Sonnensystems er wahrscheinlich kam.

Warum untersucht man dafür nicht im Chicxulub-Krater selbst?

Köberl: Der Krater ist heute nicht direkt zugänglich. Er liegt unter jüngeren Gesteinsschichten begraben, teilweise mehr als einen Kilometer unter der Oberfläche. Man kann dort zwar bohren, aber die Gesteine im Krater selbst enthalten vergleichsweise wenig Material vom Asteroiden, weil es stark mit irdischem Material vermischt wurde. Viel besser geeignet sind die sogenannten Auswurflagen. Beim Einschlag wurde Material um den gesamten Globus verteilt. In diesen Schichten findet man deutlich höhere Konzentrationen an außerirdischem Material.

Der "Fingerabdruck" des Dino-Killers

Wie kann man feststellen, aus welchem Teil des Sonnensystems ein Asteroid stammt?

Köberl: Das funktioniert über chemische und isotopische Fingerabdrücke. Viele Elemente bestehen aus mehreren Isotopen – also Varianten desselben Elements mit unterschiedlicher Masse. Das Verhältnis dieser Isotope kann charakteristisch für bestimmte Materialien oder Prozesse sein. Man sucht nach den Spuren, die ein Objekt hinterlassen hat, und vergleicht diese mit bekannten Proben. Erst durch moderne Messmethoden können wir diese Unterschiede mit der notwendigen Genauigkeit erkennen. Solche Untersuchungen wären vor einigen Jahrzehnten noch gar nicht möglich gewesen. Die Geräte sind heute viel empfindlicher und können Isotopenverhältnisse messen, die früher nicht zugänglich waren.

Wir kennen heute bereits zehntausende Asteroiden, deren Bahnen die Erde kreuzen könnten.

Der Asteroid kam aus dem äußeren Asteroidengürtel. Wie gelangt ein solcher Körper überhaupt auf eine Bahn zur Erde?

Köberl: Im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter gibt es Millionen von Asteroiden. Sie stoßen regelmäßig miteinander zusammen und ihre Bahnen werden durch die Gravitation anderer Körper, vor allem des Jupiter, beeinflusst. Durch solche Störungen können einzelne Asteroiden aus ihrer ursprünglichen Bahn herausgebracht werden und in das innere Sonnensystem gelangen. Manche kreuzen dann auch die Erdbahn. Wir kennen heute bereits zehntausende Asteroiden, deren Bahnen die Erde kreuzen könnten. Die meisten sind allerdings deutlich kleiner als der Chicxulub-Asteroid.

Die nächste Asteroiden-Katastrophe? 

Wie wahrscheinlich ist es, dass sich ein solcher Einschlag wiederholt?

Köberl: Ein Einschlag dieser Größenordnung ist extrem selten. Je größer ein Asteroid ist, desto seltener passiert ein solcher Einschlag. Kleinere Einschläge kommen deutlich häufiger vor. Ein Beispiel ist der Asteroid, der 2013 über Tscheljabinsk in Russland explodierte. Er war nur etwa 20 Meter groß, hatte aber trotzdem eine Energie, die mehrere Hiroshima-Atombomben entsprach, und verursachte zahlreiche Schäden und Verletzungen. Einen wirklich großen Asteroiden kennen wir derzeit nicht, der in absehbarer Zeit mit der Erde kollidieren würde. Ausschließen kann man solche Ereignisse aber grundsätzlich nicht.

Schon eine kleine Ablenkung würde ausreichen, damit er die Erde später verfehlt.

Kann man die Erde in Zukunft vor Asteroideneinschlägen schützen?

Köberl: Es gibt inzwischen tatsächlich erste Ansätze für eine planetare Verteidigung. Die NASA hat 2022 mit der DART-Mission erstmals getestet, ob man einen Asteroiden durch einen gezielten Einschlag von seiner Bahn ablenken kann. Das Experiment war erfolgreich. Wenn man einen gefährlichen Asteroiden früh genug entdecken würde – also viele Jahre vor einem möglichen Einschlag –, könnte man versuchen, seine Bahn geringfügig zu verändern. Schon eine kleine Ablenkung würde ausreichen, damit er die Erde später verfehlt. Das funktioniert aber nur, wenn man genügend Vorwarnzeit hat.