Natürliche Prozesse hier auf der Erde verändern die Oberfläche des Planeten ständig neu. Krater von antiken Asteroideneinschlägen werden in geologischer Hinsicht in kurzer Zeit gelöscht. Wie können Forscher also die Geschichte der Erde verstehen und wie gründlich sie möglicherweise von Asteroideneinschlägen getroffen wurde?
Wissenschaftler können sich unserem uralten Begleiter, dem Mond, zuwenden.
Glücklicherweise gibt es auf dem Mond eine menschliche Flotte von Raumfahrzeugen, darunter der Mondorbiter JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency). Kaguya , auch bekannt als SELENE (SELenological and Engineering Explorer). Ein Forscherteam unter der Leitung von Teammitgliedern der Universität Osaka verwendete Bilder aus Kaguya, um große Krater auf der Mondoberfläche zu untersuchen. Ihre Ergebnisse erzählen uns nicht nur über die Geschichte der alten Asteroiden, die den Mond trafen, sie erzählen uns auch über die gleiche Geschichte der Asteroiden, die die Erde trafen.
Das Team präsentierte seine Ergebnisse in einem Papier mit dem Titel „ Asteroidenschauer auf dem Erde-Mond-System unmittelbar vor der kryogenischen Periode, enthüllt von KAGUYA .“ Der Hauptautor ist Professor Kentaro Terada von der Planetary Science Group an der Universität Osaka. Das Papier ist in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Auf der Erde werden alte Kratereinschläge ausgelöscht. Dafür sorgen Vulkanismus, Erosionen und andere Prozesse. Aber wir wissen, dass Asteroiden die Erde treffen und dass sie tödlich sein können. Die Auswirkungen von Chicxulub von vor etwa 66 Millionen Jahren illustriert dies prägnant.
Der Chicxulub-Impaktor hatte einen Durchmesser von etwa 10 – 15 km. Studien zeigen, dass wir davon ausgehen können, dass ein Asteroid von der Größe des Chicxulub-Impaktors etwa alle 100 Millionen Jahre die Erde trifft. Da diese Beweise jedoch schwer zu finden sind, untersuchte das Team der Universität Osaka Krater auf dem Mond, um zu verstehen, welche Rolle Asteroiden in der Erdgeschichte gespielt haben.
Dargestellt sind die Standorte der 59 untersuchten Mondkrater mit frischen Morphologien und Durchmessern von mehr als ca. 20 km. Die Krater mit gleichem Alter wie der des Copernicus-Kraters sind durch rote Kreise gekennzeichnet. Bildquelle: Terada et al., 2020.
Das Team untersuchte Krater mit einem Durchmesser von mehr als 20 km und untersuchte 59 davon. Sie untersuchten kleinere Krater mit einem Durchmesser von 0,1-1 km (330 – 3300 ft), die sich im Auswurf der größeren Krater befanden.
Einige der großen Krater, die das Team untersucht, kleinere Krater sind grün markiert. Bildquelle: Terada et al., 2020.
Für die Prominenten Copernicus-Krater , der einen Durchmesser von 93 km (58 Meilen) hat, fand das Team 860 der kleineren Krater in seinem Auswurf.
Der Copernicus-Krater mit den 860 kleineren Kratern in seinem Auswurf grün dargestellt. Das Bild stammt von der Terrain Camera der JAXA-Raumsonde Kaguya. Bildquelle: Universität Osaka/Terada et al, 2020.
Das Team nutzte diese Daten, um das Alter des Copernicus-Kraters selbst zu bestimmen. Wie die Autoren in ihrem Artikel schreiben, „ist die Messung der Kratergröße-Häufigkeitsverteilung eine gut etablierte Technik, um das relative und absolute Alter von Planetenoberflächen abzuleiten…“ Nach weiteren Analysen kam das Team zu dem Schluss, dass 8 von den 59 großen Kratern gleichzeitig gebildet.
Von dort aus betrachtete das Team Daten der Apollo-Missionen zur Mondoberfläche. Radiometrische Datierungen von Einschlags-Schmelzkügelchen aus Apollo-Proben zeigen, dass „ein sporadischer Meteoritenbeschuss auf dem ganzen Mond bei ungefähr 800 Ma vorkam“, schreiben die Autoren in ihrer Arbeit.
Die nächste Frage ist, wie ging es der Erde in dieser Zeit? Wenn es so viele Asteroideneinschläge auf der Mondoberfläche gab, teilte die Erde dann das gleiche Schicksal? Das Team sagt ja. In ihrem Artikel schreiben sie: „Da sich das Erde-Mond-System über 4,5 Milliarden Jahre co-evolviert hat, liefert uns diese neue Erkenntnis entscheidende Einblicke in das Erde-Mond-System, da Asteroidenschauer nicht nur auf dem Mond, sondern auch aufgetreten sein müssen“ auf der Erde.'
Der Mond ist viel weniger geologisch aktiv als die Erde, daher ist die Aufzeichnung der Einschlagsereignisse intakt. Wenn der Mond zu bestimmten Zeiten eine erhöhte Aufprallaktivität erfuhr, ist es wahrscheinlich, dass die Erde das gleiche Schicksal erlitt. Hochauflösende Fotokarte der Mondrückseite, aufgenommen vom Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA. Bildnachweis: NASA
Von hier aus betrachteten die Forscher die Bahneigenschaften einiger bekannter Asteroiden, insbesondere eines namens Eulalia (495 Eulalia.) Nach der Untersuchung von Beobachtungsergebnissen über Eulalia aus der Arbeit anderer Wissenschaftler kam das Team zu dem Schluss, dass Eulalia ein Fragment eines viel größeren Asteroiden vom Typ Trümmerhaufen ist, der nahe der Erde kreiste. Als sich dieser größere Körper auflöste, überlebten einige Brocken wie Eulalia, aber der Rest des größeren Körpers nicht.
Das Team sagt, dass das Aufbrechen des Mutterkörpers einen massiven Meteoritenschauer in Richtung Erde und Mond schickte.
In ihrem Artikel schreiben sie: „Basierend auf Kraterskalierungsgesetzen und Kollisionswahrscheinlichkeiten mit Erde und Mond schlagen wir vor, dass mindestens (4–5)?×?1016?kg Meteoroiden, ungefähr 30-60-mal mehr als beim Chicxulub-Einschlag, müssen unmittelbar vor dem Einschlag in das Erde-Mond-System gestürzt sein Kryotechnik , die eine Ära großer Umweltveränderungen war.“
Die kryogene Periode dauerte vor etwa 720 Millionen bis 635 Millionen Jahren. Die beiden größten Eiszeiten der Erdgeschichte ereigneten sich während des Kryogeniums. Könnte die erhöhte Meteoritenaktivität mit dem Beginn des Kryogeniums zusammenhängen?
Die Altersverteilung von Mondkratern basierend auf dem 800 Ma Spike-Modell.
Bildquelle: Universität Osaka / Terada et al., 2020.
Das Team sagt ja. Sie zeigen auch, dass einige der Fragmente als Mitglieder der Eulalia-Asteroidenfamilie im Asteroidengürtel verblieben sind. Der Asteroid Ryugu , kürzlich besucht von JAXA’s Hayabusa 2 Probe-Rückgabe-Mission , ist ein solcher Körper. Andere Überreste entwickelten sich im Orbit zu erdnahen Asteroiden.
Sie sagen, dass diese sporadischen Meteoritenschauer möglicherweise große Mengen Phosphor auf die Erde gebracht haben und die terrestrische Umwelt beeinflusst haben. „… eine grundlegende Verschiebung im Phosphorzyklus könnte während des späten Proterozoikums nach 800? Ma (bis 635? Ma) stattgefunden haben“, schreiben die Autoren. Die Auswirkungen könnten weitreichend gewesen sein. „…unsere neue Erkenntnis legt nahe, dass der Fluss extraterrestrischer bioverfügbarer Elemente auch marine biogeochemische Zyklen, marine Redoxzustände, schwere Störungen des Klimasystems der Erde und das Auftauchen von Tieren beeinflusst haben könnte“, schreibt das Team in seinem Artikel.
Sie sagen auch, dass die Meteoritenschauer flüchtige Elemente auf die Mondoberfläche gebracht haben könnten.
In einem Pressemitteilung , sagte Hauptautor Professor Kentaro Terada: „Unsere Forschungsergebnisse haben eine neue Perspektive auf die Erd- und Planetenwissenschaften eröffnet. Sie werden vielfältige positive Effekte in verschiedenen Forschungsfeldern haben.“
Asteroid Ryugu, aufgenommen von der Raumsonde Hayabusa2. Der rote Punkt markiert den Probenahmeort. Ryugu ist wahrscheinlich eines der intakten Teile des größeren Mutterkörpers. Bildquelle: JAXA/Hayabusa2
Dies ist eine wichtige Arbeit, denn wir wissen, dass Asteroideneinschläge eine enorme Rolle bei der Gestaltung der Geschichte des Lebens auf der Erde gespielt haben. Die meisten Menschen wissen vom Chicxulub-Einschlagsereignis in Yucatan, das ein Massenaussterben des Lebens auf der Erde auslöste und die Dinosaurier auslöschte. Aber seit dem kambrische Explosion Biodiversität vor etwa 541 Millionen Jahren gab es vier weitere Massensterben.
Asteroideneinschläge und andere außerirdische Ereignisse spielten wahrscheinlich eine große Rolle in diesen Episoden, einschließlich des Beginns der kryogenischen Periode. Und abgesehen von Aussterben könnte die Lieferung großer Mengen von Dingen wie Phosphor auch die Entwicklung des Lebens auf der Erde beeinflusst haben.
Aber all dies wirft die Fragen auf: Wird es weitere katastrophale Auswirkungen oder eine Reihe von Auswirkungen geben? Wenn?
Künstlerische Darstellung des Chicxulub-Impaktors, der die antike Erde trifft, mit Pterosaurier-Beobachtung. Bildnachweis: NASA
Die erste Frage scheint leicht zu beantworten: Natürlich wird es wieder passieren. Aber diese Antwort hilft nicht viel. Die eigentliche Frage ist, wann?
Niemand weiß es genau. Aber Beweise zeigen, dass ein Impaktor von Chicxulub-Größe etwa alle 100 Millionen Jahre die Erde treffen sollte. Das heißt, wenn alles gut geht, haben wir maximal 35 Millionen Jahre Zeit, bis der nächste kommt. Oder es könnte jederzeit zwischen jetzt und dann passieren.
Wir werden immer besser darin, all die fliegenden Felsen zu entdecken und zu katalogisieren herum in unserer nachbar R Kapuze . Deshalb scheint es fast jeden Monat eine Schlagzeile über einen Asteroiden zu geben, der auf uns zukommt, uns aber immer vermisst.
Eines Tages, irgendwann in der Zukunft der Erde, wird man nicht verpassen.
Mehr:
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- Forschungsbericht: Asteroidenschauer auf dem Erde-Mond-System unmittelbar vor der kryogenischen Periode, enthüllt von KAGUYA
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