Die Harvard Gazette

Es war Dutzende von Meilen breit und veränderte die Geschichte für immer, als es vor etwa 66 Millionen Jahren auf die Erde stürzte.

Der Chicxulub-Impaktor, wie er genannt wird, war ein herabstürzender Asteroid oder Komet, der einen Krater vor der Küste Mexikos hinterließ, der sich über 93 Meilen erstreckt und 12 Meilen tief ist. Seine verheerenden Auswirkungen brachten die Herrschaft der Dinosaurier zu einem abrupten und katastrophalen Ende, sagen Wissenschaftler, indem sie ihr plötzliches Massensterben auslösten, zusammen mit dem Ende von fast drei Vierteln der damals auf der Erde lebenden Pflanzen- und Tierarten.

Das bleibende Rätsel war immer, woher der Asteroid oder Komet stammt und wie er auf die Erde traf. Und jetzt glauben zwei Harvard-Forscher, die Antwort zu haben.

In einer in Scientific Reports veröffentlichten Studie haben Avi Loeb, Frank B. Baird Jr. Professor für Naturwissenschaften in Harvard und Amir Siraj ’21, ein Astrophysik-Konzentrator, stellten eine neue Theorie auf, die den Ursprung und die Reise dieses katastrophalen Objekts und anderer ähnlicher erklären könnte.

Unter Verwendung statistischer Analysen und Gravitationssimulationen sagen Loeb und Siraj, dass ein signifikanter Bruchteil eines Kometentyps, der aus der Oortschen Wolke stammt, einer Trümmerkugel am Rande des Sonnensystems, während seiner Umlaufbahn vom Jupiter-Gravitationsfeld vom Kurs abgestoßen und in die Nähe der Sonne geschickt wurde, deren Gezeitenkraft Stücke des Gesteins auseinanderbrach. Das erhöht die Rate von Kometen wie Chicxulub (ausgesprochen Chicks-uh-lub), weil diese Fragmente die Erdumlaufbahn überqueren und den Planeten etwa alle 250 bis 730 Millionen Jahre treffen.

“Im Grunde fungiert Jupiter als eine Art Flipper”, sagte Siraj, der auch Co-Präsident der Harvard-Studenten für die Erforschung und Entwicklung des Weltraums ist und einen Master-Abschluss am New England Conservatory of Music anstrebt. “Jupiter wirft diese ankommenden langperiodischen Kometen in Umlaufbahnen, die sie der Sonne sehr nahe bringen.”

Aus diesem Grund werden langperiodische Kometen, die mehr als 200 Jahre brauchen, um die Sonne zu umkreisen, Sonnengraser genannt”, sagte er.

“Wenn Sie diese Sonnenweiden haben, ist es nicht so sehr das Schmelzen, das im Verhältnis zur Gesamtmasse ein ziemlich kleiner Bruchteil ist, sondern der Komet ist so nahe an der Sonne, dass der Teil, der näher an der Sonne ist, eine stärkere Anziehungskraft verspürt als der Teil, der weiter von der Sonne entfernt ist, was eine Gezeitenkraft verursacht”, sagte er. “Man bekommt ein so genanntes Gezeitenstörungsereignis und so zerfallen diese großen Kometen, die der Sonne sehr nahe kommen, in kleinere Kometen. Und im Grunde gibt es auf ihrem Weg nach draußen eine statistische Chance, dass diese kleineren Kometen die Erde treffen.”

Die Berechnungen aus der Theorie von Loeb und Siraj erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass langperiodische Kometen die Erde um einen Faktor von etwa 10 treffen, und zeigen, dass etwa 20 Prozent der langperiodischen Kometen zu Sonnenweiden werden. Dieser Befund steht im Einklang mit Untersuchungen anderer Astronomen.

Das Paar behauptet, dass ihre neue Aufprallrate mit dem Alter von Chicxulub übereinstimmt und eine zufriedenstellende Erklärung für seinen Ursprung und andere Impaktoren wie ihn liefert.

” Unser Papier bietet eine Grundlage für die Erklärung des Auftretens dieses Ereignisses “, sagte Loeb. “Wir schlagen vor, dass, wenn Sie ein Objekt zerbrechen, wenn es der Sonne nahe kommt, es die entsprechende Ereignisrate und auch die Art des Aufpralls hervorrufen könnte, der die Dinosaurier tötete.”

Die Hypothese von Loeb und Siraj könnte auch die Zusammensetzung vieler dieser Impaktoren erklären.

“Unsere Hypothese sagt voraus, dass andere Chicxulub-Krater auf der Erde eher einem Impaktor mit einer primitiven (kohlenstoffhaltigen Chondrit-) Zusammensetzung entsprechen als von den konventionellen Hauptgürtel-Asteroiden erwartet”, schrieben die Forscher in der Arbeit.

Dies ist wichtig, weil eine populäre Theorie über den Ursprung von Chicxulub behauptet, der Impaktor sei ein Fragment eines viel größeren Asteroiden, der aus dem Hauptgürtel stammt, einer Asteroidenpopulation zwischen der Umlaufbahn von Jupiter und Mars. Nur etwa ein Zehntel aller Hauptgürtel-Asteroiden haben eine Zusammensetzung von kohlenstoffhaltigem Chondrit, während angenommen wird, dass die meisten langperiodischen Kometen es haben. Am Chicxulub-Krater und anderen ähnlichen Kratern wurden Beweise gefunden, die darauf hindeuten, dass sie kohlenstoffhaltigen Chondrit hatten.

Dazu gehören ein Objekt, das vor etwa 2 Milliarden Jahren aufschlug und den Vredefort-Krater in Südafrika, den größten bestätigten Krater in der Erdgeschichte, verließ, und der Impaktor, der den Zhamanshin-Krater in Kasachstan verließ, den größten bestätigten Krater innerhalb der letzten Millionen Jahre.

Die Forscher sagen, dass die Beweise für die Zusammensetzung ihr Modell stützen und dass die Jahre, in denen die Objekte getroffen wurden, sowohl ihre Berechnungen der Aufprallraten von Chicxulub-großen, gezeitenstörten Kometen als auch für kleinere wie den Impaktor, der den Zhamanshin-Krater bildete, unterstützen. Wenn sie auf die gleiche Weise produziert würden, würden sie die Erde alle 250.000 bis 730.000 Jahre einmal treffen.

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Abgesehen von der Zusammensetzung der Kometen könnte das neue Vera Rubin Observatorium in Chile nach seiner Inbetriebnahme im nächsten Jahr die Gezeitenstörung langperiodischer Kometen beobachten.

“Wir sollten sehen, dass kleinere Fragmente häufiger aus der Oortschen Wolke auf die Erde kommen”, sagte Loeb. “Ich hoffe, dass wir die Theorie testen können, indem wir mehr Daten über langperiodische Kometen haben, bessere Statistiken erhalten und vielleicht Beweise für einige Fragmente sehen.”

Loeb sagte, dies zu verstehen sei nicht nur entscheidend für die Lösung eines Rätsels der Erdgeschichte, sondern könnte sich als entscheidend erweisen, wenn ein solches Ereignis den Planeten erneut bedrohen würde.

“Es muss ein erstaunlicher Anblick gewesen sein, aber wir wollen diese Seite nicht sehen”, sagte er.

Diese Arbeit wurde teilweise von der Harvard Origins of Life Initiative und der Breakthrough Prize Foundation unterstützt.