Unter der kleinen Ortschaft Ames im US-Bundesstaat Oklahoma liegt ein gewaltiger Einschlagskrater, dessen Alter lange falsch eingeordnet wurde. Neue Uran-Blei-Datierungen an winzigen Zirkonkristallen verlegen den Einschlag um fast 100 Millionen Jahre nach vorn. Der Krater ist rund 14 bis 16 Kilometer breit und vollständig von jüngeren Gesteinsschichten bedeckt. Die Neubewertung verändert auch die Frage, ob der Einschlag zu einer bekannten Serie von Meteoritenereignissen gehörte.
Der Ames-Krater ist an der Erdoberfläche nicht als kreisrunde Vertiefung zu erkennen. Er liegt unter Sedimenten verborgen und wurde vor allem durch Bohrungen und geophysikalische Untersuchungen erschlossen. Ein Forschungsteam um Elizabeth J. Catlos von der University of Texas at Austin untersuchte Gesteinsproben aus dem unterirdischen Einschlagsgebiet. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Meteoritics & Planetary Science und wurden von der University of Texas at Austin zusammengefasst.
Die neue Datierung weist auf ein Alter von etwa 370 Millionen Jahren hin. Damit entstand die Struktur nicht vor rund 467 Millionen Jahren, wie lange aufgrund von Fossilien in den Kraterfüllungen angenommen wurde, sondern im späten Devon. Der Unterschied ist geologisch erheblich: Er löst Ames aus einer vermeintlich zusammengehörenden Gruppe älterer Einschläge und bringt den Krater zeitlich näher an eine Phase großer Veränderungen im Leben der Meere.
Die Ames-Struktur befindet sich unter der gleichnamigen Ortschaft in Oklahoma. Ihr äußerer Rand misst nach geologischen Auswertungen etwa 14 bis 16 Kilometer im Durchmesser. Im Zentrum wurde Gestein durch den Einschlag angehoben und zerbrochen. Solche zentralen Erhebungen entstehen bei größeren Impakten, wenn der Untergrund nach der starken Kompression teilweise zurückfedert und sich neu ordnet. Heute überdecken jüngere Sedimentschichten die Struktur, sodass sie nicht wie ein offener Krater in einer Landschaft sichtbar ist.
Die geologische Struktur ist auch wirtschaftlich relevant. In der Region werden Öl und Erdgas gefördert; Bohrungen durchqueren dabei Gestein, das durch den Einschlag zertrümmert und verändert wurde. Für die Rekonstruktion der Kratergeschichte sind solche Bohrkerne besonders wertvoll: Sie liefern Material aus Schichten, die an der Oberfläche nicht zugänglich sind. Die neue Arbeit zeigt zugleich, wie stark die Deutung eines unterirdischen Kraters davon abhängt, welche Gesteine untersucht und wie sie datiert werden.
Die entscheidende Information stammt aus Zirkon, einem widerstandsfähigen Mineral, das Uran aufnehmen kann. Uran zerfällt mit einer bekannten Geschwindigkeit zu Blei. Aus dem Verhältnis beider Elemente lässt sich deshalb das Alter eines Kristalls bestimmen. Das Team untersuchte Zirkone aus dem vom Einschlag betroffenen Gestein mit mehreren analytischen Verfahren. Die jüngsten ausgewerteten Kristalldaten ergaben einen gewichteten Mittelwert von 369,7 Millionen Jahren, mit einer angegebenen Unsicherheit von rund 5,9 Millionen Jahren.
Warum war der Krater zuvor so viel älter eingeschätzt worden? In den Gesteinen, die den Krater füllen, wurden Fossilien kleiner ausgestorbener Meerestiere gefunden, sogenannte Conodonten. Ihre bekannte zeitliche Verbreitung hatte die Einordnung in das Ordovizium gestützt. Die neuen Ergebnisse legen nahe, dass die Fossilien bereits alt waren, als sie in das Einschlagsmaterial gelangten. Ein Impakt zerreißt und vermischt Gesteinsschichten; dabei können ältere Fossilien aus früheren Ablagerungen in jüngere Kraterfüllungen geraten.
Die Datierung ist dennoch nicht mit einer sekundengenauen Stoppuhr für den Einschlag gleichzusetzen. Die Autoren werten das Alter der jüngsten Zirkone als beste Begrenzung für das Ereignis. Nicht jeder untersuchte Kristall wurde durch den Einschlag eindeutig verändert, und andere Messungen zeigen Spuren späterer Erwärmung. Gerade diese Unterschiede machen deutlich, weshalb das Alter eines Kraters aus mehreren voneinander unabhängigen Belegen rekonstruiert werden muss.
Mit einem Alter von ungefähr 370 Millionen Jahren liegt Ames nahe an der Grenze zwischen dem Frasnium und dem Famennium im späten Devon. In diesem Zeitraum ereignete sich eine bedeutende Krise der marinen Artenvielfalt, die häufig mit Veränderungen der Sauerstoffversorgung der Meere, vulkanischen Prozessen und weiteren Umweltfaktoren in Verbindung gebracht wird. Die zeitliche Nähe macht den Krater für die Forschung interessant, beweist aber nicht, dass der Einschlag das Massenaussterben verursacht hat.
Ein einzelner Krater kann helfen, die Häufigkeit und zeitliche Verteilung großer Einschläge besser zu bestimmen. Um eine Ursache für eine globale Krise nachzuweisen, wären jedoch zusätzliche Belege nötig, etwa eine passende Auswurf- oder Staubschicht, eine klare zeitliche Übereinstimmung und Hinweise auf eine globale Wirkung. Die Studie ordnet Ames zunächst neu in die Chronologie der Einschläge ein. Sie zeigt damit, wie eine veränderte Datierung die Ausgangslage für weiterführende Untersuchungen verändern kann, ohne eine Ursache-Wirkungs-Beziehung vorwegzunehmen.
Ames galt lange als eines der größeren Einschlagsgebiete, die mit dem sogenannten Ordovizischen Meteoritenereignis in Verbindung gebracht wurden. Diese Phase begann vor etwa 466 bis 468 Millionen Jahren, als ein größerer Asteroid im All zerbrach und zahlreiche Fragmente auf Bahnen brachte, die später Einschläge auf der Erde begünstigten. Die ungewöhnliche Häufung von Kratern aus dieser Zeit hat auch die Hypothese befeuert, die Erde könnte damals zeitweise einen Ring aus Asteroidentrümmern besessen haben.
Wenn Ames tatsächlich erst vor rund 370 Millionen Jahren entstand, kann der Krater nicht zu diesem älteren Ereignis gehört haben. Das nimmt der Ring-Hypothese nicht automatisch jede Grundlage, entfernt aber einen wichtigen Kandidaten aus der Liste möglicher Belege. Die Forschenden sehen Ames stattdessen als möglichen Teil einer jüngeren Gruppe nordamerikanischer Einschläge. Ob diese Ereignisse zusammenhängen und welche Rolle sie für die Umwelt im Devon spielten, müssen weitere datierte Strukturen zeigen.
Die Untersuchung verdeutlicht, dass sich geologische Ereignisse unter der Oberfläche nicht allein anhand ihrer Form oder benachbarter Fossilien zeitlich einordnen lassen. Gesteine können älteres Material enthalten, später erhitzt werden oder bei einem Einschlag unterschiedlich stark verändert werden. Zirkone sind nützlich, weil sie sehr langlebig sind und ihre chemische Uhr unter vielen Bedingungen bewahren; ihre Ergebnisse müssen dennoch anhand ihrer inneren Struktur und des geologischen Zusammenhangs interpretiert werden.
Der Ames-Krater ist deshalb mehr als eine verborgene kreisförmige Struktur unter Oklahoma. Er ist ein Beispiel dafür, wie neue Messungen an winzigen Mineralen die Geschichte einer Landschaft neu ordnen können. Die zentrale Erkenntnis ist nicht, dass der Einschlag ein bestimmtes Massenaussterben ausgelöst hat, sondern dass er deutlich jünger ist als lange angenommen. Erst mit dieser korrigierten Chronologie lassen sich mögliche Verbindungen zu anderen Einschlägen und zu den Veränderungen im Devon sinnvoll prüfen.
Elizabeth J. Catlos et al., The Ames impact structure, Oklahoma: New radioisotopic constraints and implications for North American impact chronology; doi:10.1111/maps.70191
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