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News: Das Ende der Dinosaurier - vom Staube weggewischt?

Starben die Dinosaurier aufgrund eines gewaltigen Asteroideneinschlags aus, oder war einfacher kosmischer Staub schuld, den die Erde über Jahrhunderte angesammelt hat? Vielleicht lag es an einer Kombination aus beidem? Simulationsrechnungen geben neue Antworten auf die Fragen und entfachen die Diskussion über die Ursachen des 100 000-Jahres-Zyklus des Erdklimas von Neuem.
Stephen Kortenkamp vom Department of Terrestrial Magnetism der Carnegie Institution in Washington, D.C., und Stanley Dermott von der University of Florida haben ein Szenario entworfen, wonach bei Kollisionen zwischen Bruchstücken von Asteroiden im Asteroidengürtel gewaltige Mengen Staub in den interplanetaren Raum geschleudert wurden (Science vom 8. Mai 1998). Zur gleichen Zeit könnten durch diese Zusammenstöße große Brocken von mehreren Kilometern Durchmesser in Umlaufbahnen gelenkt worden sein, welche die Erdbahn kreuzen. Ein kräftiger Staubregen, der Jahrmillionen aus dem Weltall auf die Erde niederprasselte, könnte das Klima auf dem Planeten so verändert haben, daß schließlich ein bedeutender Teil der Tier- und Pflanzenwelt ausstarb. Außerdem war das Risiko erhöht, daß einer der großen Asteroidenbruchstücke auf der Erde einschlug. Jeder dieser Einschläge hätte das Massensterben verstärkt, die eigentliche Hauptursache lag nach Ansicht der beiden Wissenschaftler aber in dem Staubregen.

Zur Zeit sammelt die Erde im Jahr rund 30 000 Tonnen kosmischen Staub ein, dessen größte Körnchen mal gerade ein zehntel Millimeter messen. Kortenkamp und Dermott stellten fest, daß der überwiegende Teil von drei Asteroidenfamilien (Eos, Themis und Koronis) aus dem Asteroidengürtel unseres Sonnensystems stammt. Jede der Familien geht auf einen einzelnen großen Kleinplaneten zurück, der zu immer kleineren Stücken zerbrochen ist, die ständig Staub in den interplanetaren Raum absondern. Auf ihrer Bahn um die Sonne passiert die Erde diese Staubwolke und fängt einiges davon mit der Atmosphäre ein. Die Wissenschaftler wiesen nach, daß es von der Form und der Neigung der Erdumlaufbahn abhängt, wieviel Staub sie schluckt. Diese beiden Bahnparameter ändern sich in großen Zeiträumen langsam, bedingt durch die Gravitation der anderen Planeten, vor allem der beiden Riesen Jupiter und Saturn.

Andere Wissenschaftler wie Richard Muller von der University of California in Berkeley und Gordon MacDonald vom International Institute for Applied Systems Analysis in Österreich haben bisher die Vorstellung vertreten, daß der 100 000-Jahre-Klimazyklus, der im Entstehen und Vergehen der Eiszeiten zu beobachten ist, auf unterschiedliche Staubmengen zurückzuführen sei. Sie nahmen an, daß die eingesammelte Menge von der unterschiedlichen Neigung der Erdbahn relativ zur normalen Ebene des Sonnensystems abhängt. Nach ihrem Modell taucht die Erde mit Intervallen von 100 000 Jahren in die Staubscheibe hinein und taucht daraus wieder auf. Innerhalb nimmt sie viel Staub auf und kühlt ab, außerhalb erwärmt sie sich.

Während seiner Doktorarbeit stellte Kortenkamp aber fest, daß die Zahlen nicht stimmten. Die Originaldaten reichten nur 600 000 Jahre zurück und zeigten eine hervorragende Übereinstimmung zwischen Bahnneigung sowie Warm- und Eiszeiten. "Aber im Zeitbereich vor etwa 650 000 Jahren machte die Neigung etwas komisches. Es gab einen Bruch in dem Zusammenspiel", erzählte er. Und Dermott fügte hinzu, daß es keinen Grund gibt für die Annahme, daß der Staub sich hauptsächlich in der Ebene des Sonnensystems anhäufen sollte, wie Muller und MacDonald es voraussetzen.

Kortenkamp und Dermott simulierten numerisch die Entwicklung der letzten 1,2 Millionen Jahre, ohne das Muster in früherer Zeit nachweisen zu können. Die Staubteilchen schienen sich in keiner Ebene bevorzugt aufzuhalten. Stattdessen hat jedes einzelne Staubkörnchen seine eigene Ebene, die unter anderem von der Größe und dem Zeitpunkt abhängt, zu dem es den Asteroiden verlassen hat. Folglich durchläuft die Erde keine scharfe Staubschicht.

Erstaunlicherweise entdeckten die Forscher einen 100 000-Jahre-Zyklus in der Akkumulationsrate des Staubes, der allerdings in Zusammenhang mit Veränderungen in der Form der Erdbahn steht. Wenn die Bahn fast kreisrund war, sammelte die Erde zwei- bis dreimal so viel Staub ein wie bei einem stärker elliptischen Orbit. Die Wissenschaftler halten das für eine Folge der gravitatorischen Fokussierung, einem Effekt, durch den die Wege der Staubpartikel in Richtung Erde gelenkt werden. Je langsamer sich die Erde durch die Staubwolke bewegt, umso größer ist der Effekt und umso mehr Staub gelangt in die Atmosphäre. Auf einer elliptischen Umlaufbahn bewegt sich der Planet dagegen schneller und sammelt weniger Staub.

Neuere Messungen von außerirdischem Helium in Sedimenten am Meeresgrund wiesen ebenfalls einen 100 000-Jahres-Zyklus auf. Die Unterscheidung ist möglich, da das Helium-3-Isotop nur durch kosmische Staubteilchen auf die Erde gelangt. Der Zyklus in den Sedimenten verlief aber um 50 000 Jahre verschoben gegenüber dem Modell von Kortenkamp und Dermott. Die Wissenschaftler vermuten, daß wechselnde Meeresströmungen den Staub neu verteilt haben könnten, nachdem er sich am Meeresgrund abgelagert hatte.

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