Dann begannen winzige Glaskugeln wie Vogelschüsse vom Himmel zu fallen. Der Glasregen war so heftig, dass er möglicherweise einen Großteil der Vegetation an Land in Brand setzte. Im Wasser hatten die Fische Mühe zu atmen, da die Perlen ihre Kiemen verstopften.
Das wogende Meer verwandelte sich in eine 30 Fuß hohe Wasserwand, als es die Mündung eines Flusses erreichte und Hunderte, wenn nicht Tausende von Süßwasserfischen – Störe und Löffelstöre – auf eine Sandbank warf und den Fluss vorübergehend umkehrte. Die Fische, die durch das zurückweichende Wasser gestrandet waren, wurden von Glasperlen mit einem Durchmesser von bis zu 5 Millimetern beworfen, von denen sich einige zentimetertief im Schlamm eingruben. Die Flut von Steinen, feinem Sand und kleinen Glaskugeln hielt noch 10 bis 20 Minuten an, bevor eine zweite große Welle das Ufer überschwemmte und die Fische mit Kies, Sand und feinem Sediment bedeckte und sie für 66 Millionen Jahre von der Welt abschloss.
Dieser einzigartige, versteinerte Friedhof – Fische, die übereinander gestapelt sind, vermischt mit verbrannten Baumstämmen, Nadelbaumzweigen, toten Säugetieren, Mosasaurierknochen, Insekten, dem teilweisen Kadaver eines Triceratops, Meeresmikroorganismen, so genannte Dinoflagellaten, und schneckenähnliche Kopffüßer, so genannte Ammoniten, fand der Paläontologe Robert DePalma in den letzten sechs Jahren in der Hell Creek Formation, nicht weit von Bowman, North Dakota. Die Funde bestätigen einen Verdacht, der DePalma schon in seiner ersten Grabungssaison im Sommer 2013 beschlichen hatte: Es handelt sich um ein Schlachtfeld, das kurz nach dem Asteroideneinschlag angelegt wurde, der schließlich zum Aussterben aller bodenbewohnenden Dinosaurier führte. Der Einschlag am Ende der Kreidezeit, der so genannten K-T-Grenze, löschte 75 Prozent des Lebens auf der Erde aus.
„Dies ist das erste Massensterben von großen Organismen, das man im Zusammenhang mit der K-T-Grenze gefunden hat“, sagte DePalma, Kurator für Paläontologie am Palm Beach Museum of Natural History in Florida und Doktorand an der Universität von Kansas. „An keinem anderen Abschnitt der K-T-Grenze auf der Erde kann man eine solche Sammlung finden, die aus einer großen Anzahl von Arten besteht, die verschiedene Altersstufen von Organismen und verschiedene Lebensstadien repräsentieren, die alle zur gleichen Zeit, am gleichen Tag, gestorben sind.“
In einem Artikel, der nächste Woche in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences erscheinen wird, beschreiben er und seine amerikanischen und europäischen Kollegen, darunter zwei Geologen der University of California, Berkeley, die Tanis genannte Fundstelle und die Beweise, die sie mit dem Einschlag eines Asteroiden oder Kometen vor der mexikanischen Halbinsel Yucatan vor 66 Millionen Jahren in Verbindung bringen. Dieser Einschlag schuf einen riesigen Krater, Chicxulub genannt, im Meeresboden und schickte verdampftes Gestein und Kubikkilometer von Asteroidenstaub in die Atmosphäre. Die Wolke hüllte schließlich die Erde ein und schuf die Voraussetzungen für das letzte Massenaussterben auf der Erde.
„Es ist wie ein Museum des Endes der Kreidezeit in einer anderthalb Meter dicken Schicht“, sagte Mark Richards, ein emeritierter Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der UC Berkeley, der jetzt Probst und Professor für Erd- und Weltraumwissenschaften an der Universität von Washington ist.
Richards und Walter Alvarez, ein Professor der Graduate School der UC Berkeley, der vor 40 Jahren erstmals die Hypothese aufstellte, dass ein Kometen- oder Asteroideneinschlag das Massenaussterben verursachte, wurden von DePalma und dem niederländischen Wissenschaftler Jan Smit zu Rate gezogen, um den Glasperlenregen und die tsunamiartigen Wellen zu untersuchen, die die Fische verschütteten und konservierten. Die Perlen, Tektite genannt, bildeten sich in der Atmosphäre aus dem durch den Einschlag geschmolzenen Gestein.
Tsunami vs. Seiche
Richards und Alvarez stellten fest, dass die Fische nicht durch einen typischen Tsunami gestrandet und dann begraben worden sein können, eine einzelne Welle, die diesen bisher unbekannten Arm des westlichen inneren Seewegs nicht weniger als 10 bis 12 Stunden nach dem Einschlag in 3.000 Kilometern Entfernung erreicht hätte, wenn sie nicht vorher abebbte. Ihre Argumentation: Die Tektite wären innerhalb von 45 Minuten bis zu einer Stunde nach dem Einschlag niedergegangen und hätten keine Schlammlöcher bilden können, wenn der Meeresboden nicht bereits freigelegt gewesen wäre.
Stattdessen, so argumentieren sie, trafen seismische Wellen wahrscheinlich innerhalb von 10 Minuten nach dem Einschlag ein, was dem Äquivalent eines Erdbebens der Stärke 10 oder 11 entsprochen hätte, und erzeugten eine Seiche (sprich: Sayh), eine stehende Welle, im Binnenmeer, die dem Schwappen von Wasser in einer Badewanne während eines Erdbebens ähnelt. Obwohl große Erdbeben oft Seiches in geschlossenen Gewässern erzeugen, werden sie selten bemerkt, so Richards. Das Tohoku-Beben 2011 in Japan mit einer Stärke von 9,0 erzeugte 30 Minuten später in einem 8.000 Kilometer entfernten norwegischen Fjord drei Meter hohe Seiches.
„Die seismischen Wellen entstehen innerhalb von neun bis zehn Minuten nach dem Aufprall, so dass sie eine Chance hatten, das Wasser zum Schwappen zu bringen, bevor alle Sphäroliven (kleine Kugeln) vom Himmel gefallen waren“, sagte Richards. „Diese Kugeln haben die Oberfläche zerkratzt und Trichter gebildet – man kann die verformten Schichten in dem, was früher weicher Schlamm war, sehen – und dann hat Schutt die Kugeln bedeckt. Niemand hat diese Trichter zuvor gesehen.“
Die Tektiten wären auf einer ballistischen Flugbahn aus dem Weltraum gekommen und hätten Endgeschwindigkeiten zwischen 100 und 200 Meilen pro Stunde erreicht, so Alvarez, der ihre Reisezeit schon vor Jahrzehnten schätzte.
„Sie können sich vorstellen, wie Sie dort stehen und von diesen Glaskugeln beworfen werden. Sie hätten dich töten können“, sagte Richards. Viele glauben, dass der Trümmerregen so intensiv war, dass die Energie Waldbrände auf dem gesamten amerikanischen Kontinent, wenn nicht sogar auf der ganzen Welt, entfachte.
„Tsunamis durch den Chicxulub-Einschlag sind sicherlich gut dokumentiert, aber niemand wusste, wie weit so etwas in ein Binnenmeer reichen würde“, sagte DePalma. „Als Mark an Bord kam, entdeckte er ein bemerkenswertes Artefakt – dass die eintreffenden seismischen Wellen von der Einschlagstelle genau zur gleichen Zeit eintrafen wie die atmosphärische Reisezeit des Auswurfs. Das war unser großer Durchbruch.“
Mindestens zwei riesige Flutwellen überschwemmten das Land im Abstand von vielleicht 20 Minuten und hinterließen Ablagerungen von sechs Fuß Höhe, die die Fossilien bedeckten. Darüber liegt eine Tonschicht, die reich an Iridium ist, einem Metall, das auf der Erde selten ist, aber in Asteroiden und Kometen vorkommt. Diese Schicht wird als K-T- oder K-Pg-Grenze bezeichnet, die das Ende der Kreidezeit und den Beginn des Tertiärs oder Paläogens markiert.
Iridium
Im Jahr 1979 erkannten Alvarez und sein Vater, der Nobelpreisträger Luis Alvarez von der UC Berkeley, als erste die Bedeutung von Iridium, das in 66 Millionen Jahre alten Gesteinsschichten auf der ganzen Welt gefunden wird. Sie schlugen vor, dass ein Kometen- oder Asteroideneinschlag sowohl für das Iridium an der K-T-Grenze als auch für das Massenaussterben verantwortlich war.
Der Einschlag hätte das Gestein unter dem Meeresboden geschmolzen und den Asteroiden pulverisiert, wodurch Staub und geschmolzenes Gestein in die Stratosphäre gelangt wären, wo Winde sie um den Planeten herumgetragen und die Sonne für Monate, wenn nicht sogar Jahre, ausgelöscht hätten. Trümmer hätten vom Himmel geregnet: nicht nur Tektite, sondern auch Gesteinstrümmer aus der kontinentalen Kruste, einschließlich geschocktem Quarz, dessen Kristallstruktur durch den Einschlag verformt wurde.
Der iridiumreiche Staub des pulverisierten Meteors wäre der letzte gewesen, der nach dem Einschlag aus der Atmosphäre gefallen wäre und die Kreidezeit beendet hätte.
„Als wir die Einschlagshypothese vorschlugen, um das große Aussterben zu erklären, basierte sie nur auf dem Fund einer anomalen Iridiumkonzentration – dem Fingerabdruck eines Asteroiden oder Kometen“, sagte Alvarez. „Seitdem haben sich die Beweise allmählich verdichtet.
Eine wichtige Bestätigung der Meteoritenhypothese war die Entdeckung eines vergrabenen Einschlagskraters, Chicxulub, in der Karibik und vor der Küste von Yucatan in Mexiko, der genau auf das Alter des Aussterbens datiert wurde. Auch in K-Pg-Schichten wurden weltweit geschockte Quarz- und Glaskugeln gefunden. Die neue Entdeckung in Tanis ist das erste Mal, dass Trümmer des Einschlags zusammen mit Tieren gefunden wurden, die unmittelbar nach dem Einschlag getötet wurden.
„Und jetzt haben wir diese großartige und völlig unerwartete Fundstelle, die Robert DePalma in North Dakota ausgräbt und die so reich an detaillierten Informationen darüber ist, was als Folge des Einschlags geschah“, sagte Alvarez. „Für mich ist das sehr aufregend und erfreulich!“
Tektite
Jan Smit, ein pensionierter Professor für Sedimentgeologie von der Vrije Universiteit in Amsterdam in den Niederlanden, der als weltweiter Experte für Tektite aus dem Einschlag gilt, analysierte und datierte zusammen mit DePalma die Tektite aus der Tanis-Stätte. Viele wurden in nahezu perfektem Zustand gefunden, eingebettet in Bernstein, der damals aus biegsamem Kiefernpech bestand.
„Ich war 2015 an der Fundstelle und er (DePalma) hat vor meinen Augen einen verkohlten, etwa vier Meter langen Baumstamm freigelegt, der mit Bernstein bedeckt war, der wie eine Art Aerogel wirkte und die Tektite auffing, als sie herunterkamen“, sagte Smit. „Es war eine bedeutende Entdeckung, denn das Harz, der Bernstein, bedeckte die Tektite vollständig, und es sind die am wenigsten veränderten Tektite, die ich bisher gesehen habe, nicht ein Prozent Veränderung. Wir haben sie datiert, und es stellte sich heraus, dass sie genau von der K-T-Grenze stammen.“
Die Tektite in den Kiemen der Fische sind ebenfalls eine Premiere.
„Löffelstöre schwimmen mit offenem Maul durch das Wasser, und in diesem Netz fangen sie winzige Partikel, Nahrungspartikel, in ihren Kiemenfächern, und dann schlucken sie sie, wie ein Walhai oder ein Bartenwal“, sagte Smit. „Sie haben auch Tektiten gefangen. Das ist an sich schon eine erstaunliche Tatsache. Das bedeutet, dass die ersten direkten Opfer des Einschlags diese Ansammlungen von Fischen sind.“
Smit merkte auch an, dass der vergrabene Körper eines Triceratops und eines Hadrosauriers mit Entenschnabel zweifelsfrei beweist, dass die Dinosaurier zum Zeitpunkt des Einschlags noch lebten.
„Wir haben eine erstaunliche Reihe von Entdeckungen, die sich in Zukunft als noch wertvoller erweisen werden“, sagte Smit. „Wir haben fantastische Vorkommen, die aus allen möglichen Blickwinkeln untersucht werden müssen. Und ich glaube, dass wir die Abfolge der eintreffenden Auswürfe des Chicxulub-Einschlags bis ins kleinste Detail enträtseln können, was wir bei all den anderen Lagerstätten rund um den Golf von Mexiko nie hätten tun können.“
„Bislang haben wir 40 Jahre gebraucht, bis so etwas aufgetaucht ist, das vielleicht sogar einzigartig ist“, sagte Smit. „Wir müssen also sehr vorsichtig mit diesem Ort umgehen, wie wir ihn ausgraben und daraus lernen. Dies ist ein großes Geschenk am Ende meiner Karriere. Walter sieht das auch so.“