Foto einer steilen rötlich-schwarzen Gesteinswand unter blauem Himmel, an der Sedimentstreifen sichtbar sind.

Vulkanausbrüche verursachten Artensterben vor 200 Millionen Jahren

Vor etwa 200 Millionen Jahren verursachten mehrere Vulkanausbrüche ein gigantisches Artensterben auf der Erde. Den Zeitpunkt dieser Katastrophe konnten nun Geologen erstmals auf etwa 20.000 Jahre genau datieren. Wie sie im Fachblatt „Science“ berichten, kombinierten sie dazu mehrere Verfahren, die den radioaktiven Zerfall von Uran, die Ausrichtung des Erdmagnetfelds und das zyklisch auftretende leichte Trudeln der Erdachse nutzten. Die zeitliche Eingrenzung ist von großer Bedeutung, um dem Vulkanismus eine zentrale Rolle für das Artensterben zuweisen zu können.

„Diese Ergebnisse mögen nicht alle Fragen zum Artensterben exakt beantworten, doch der Zusammenhang mit dem Vulkanismus ist sehr wahrscheinlich“, sagt Paul Olsen, Geologe von der Columbia University in New York. Zusammen mit Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge und der Université Mohammed Premier im marokkanischen Oujda sammelte Olsen Sedimentproben in Nordafrika, in New York, Neuschottland und in Südamerika. Zum Zeitpunkt der Vulkanausbrüche lagen diese Fundorte relativ nah zueinander auf dem gemeinsamen Kontinent Pangäa. Die Trennung von Afrika und Amerika durch den Atlantik setzte erst danach ein. In diesen Gesteinsproben fanden die Forscher Hinweise auf mindestens drei gewaltige Vulkanausbrüche innerhalb eines Zeitraums von etwa 20.000 Jahren. Die Analyse der Fossilien in jüngeren und älteren Sedimentschichten bestätigte, dass zahlreiche Pflanzen- und Tierarten in dieser Phase der Erdgeschichte beim Übergang vom Trias zum Jura schlagartig verschwanden.

Für die genaue Datierung der Gesteinsproben nutzten die Geologen zuerst das Verhältnis der Elemente Uran und Blei in Zirkon-Mineralien. Da Blei ein Zerfallsprodukt des radioaktiven Urans ist, liefert das Mengenverhältnis der beiden Metalle eine erste, absolute Zeitangabe. Die in die Proben erstarrter Lava eingeprägte Ausrichtung des Erdmagnetfeldes erlaubte eine weitere Eingrenzung des Zeitfensters. Für die hohe Genauigkeit von etwa 20.000 Jahren jedoch zogen die Forschern das zyklische Trudeln der Erdachse heran. Denn dadurch veränderte sich binnen einiger Jahrtausende die Intensität der Sonnenstrahlung. Die Folgen: Temperaturschwankungen ließen etwa große Seen austrocknen, die sich später wieder auffüllten. Einen solchen Wechsel konnten Olsen und Kollegen in ihren Gesteinsproben just mit dem Verschwinden vieler Arten und den Vulkanausbrüchen in Einklang bringen.

Dank der zeitlichen Eingrenzung der Vulkanausbrüche lässt sich nun auch auf genauere Ursachen des Artensterbens schließen. So gelangte vulkanische Asche in die Atmosphäre und hatte wahrscheinlich zu einer mehrjährigen Kältephase geführt, der erste Lebewesen zum Opfer fielen. Schwerer wirkten sich Jahre danach die enormen Mengen von Kohlendioxid aus, die ebenfalls während der Vulkanausbrüche freigesetzt wurden. Die Folge war eine signifikante globale Erwärmung, an die sich rund die Hälfte aller Arten nicht anpassen konnten. Doch diese Warmphase läutete vor 200 Millionen Jahren das Zeitalter der Saurier ein, die für etwa 135 Millionen Jahre die Erde besiedeln sollten. Bis zum Einschlag eines Asteroiden aus der Halbinsel Yucatán im heutigen Mexiko.