Vor rund 800 Millionen Jahren ging über der jungen Erde ein gewaltiger Asteroidenhagel nieder. Auslöser war der Zerfall eines einzigen großen Brockens im Asteroidengürtel, dessen Trümmer über Jahrmillionen auf Erde, Mond und Mars einschlugen. Auffällig ist der Zeitpunkt, denn er fällt mit dem Beginn einer der heftigsten Eiszeiten der Erdgeschichte zusammen. Ob beides zusammenhängt, ist die eigentlich spannende Frage.
Der Asteroidenhagel, um den es hier geht, hat auf der Erde kaum sichtbare Spuren hinterlassen. Unser Planet ist geologisch aktiv, Wind, Wasser und Plattentektonik haben fast alle alten Einschlagkrater längst ausgelöscht. Anders der Mond, dessen Oberfläche ein nahezu unveränderliches Archiv ist. Dort häufen sich Krater und Gesteinsproben, die auf ein Alter von rund 800 Millionen Jahren datiert werden, darunter der markante, 93 Kilometer große Krater Copernicus. Auch die von den Apollo-Missionen zurückgebrachten Impaktgläser weisen auf eine Häufung von Einschlägen in dieser Zeit hin. Seit Jahrzehnten rätseln Fachleute, was diesen Ausbruch an kosmischer Gewalt ausgelöst haben könnte. Ein Forschungsteam legt nun eine überraschend konkrete Antwort vor.
Hinter der Untersuchung steht ein Team des Southwest Research Institute im US-amerikanischen Boulder um den Planetenforscher William Bottke, gemeinsam mit Kollegen aus Prag und den USA. Die Gruppe nennt sich selbst ein forensisches Team, weil sie wie bei einer Spurensuche rückwärts rechnet. Mit Modellen zur Kollisions- und Bahnentwicklung von Asteroiden rekonstruierten die Forschenden, woher die Trümmer stammen könnten, die vor 800 Millionen Jahren das innere Sonnensystem trafen. Die Arbeit ist zur Veröffentlichung im Fachjournal The Planetary Science Journal angenommen und liegt bereits als Vorabdruck vor. Ihr Ergebnis führt zu einem bestimmten Ort im Asteroidengürtel und zu einem einzigen, längst zerbrochenen Mutterkörper.
Als Ursprung machen die Forschenden die sogenannte Eulalia-Familie aus, eine Gruppe dunkler, kohlenstoffreicher Asteroiden. Sie alle gehen auf einen gemeinsamen Mutterkörper zurück, den Asteroiden (495) Eulalia, der einem primitiven kohligen Chondriten ähnelte. Entscheidend war seine Lage, denn er zerbrach unmittelbar am Rand der 3:1-Resonanz mit Jupiter, einer Art gravitativem Ausgang aus dem Asteroidengürtel. An dieser Stelle schaukelt die Anziehung des Riesenplaneten die Bahnen kleiner Körper so lange auf, bis sie ins innere Sonnensystem geschleudert werden. Nach den Simulationen erreichte etwa die Hälfte der Bruchstücke diesen Ausgang fast sofort. Ein weiteres Viertel driftete über die folgenden 100 bis 150 Millionen Jahre nach, getrieben vom Yarkovsky-Effekt, einem schwachen Rückstoß durch aufgeheiztes und wieder abgestrahltes Sonnenlicht. So entstand kein einzelner Einschlag, sondern ein lang anhaltender Hagel.
Nach Darstellung des Southwest Research Institute war die genaue Position des Mutterkörpers entscheidend, weil nur eine Kollision direkt an der Resonanz die Trümmer so effizient ins innere Sonnensystem lenken konnte. Vergleichbar heftige Zerfälle habe es im Asteroidengürtel zwar häufiger gegeben, doch nur wenige ereigneten sich an einer solchen Abkürzung zu den Planeten. Genau das mache den Fall der Eulalia-Familie so besonders.
Wie umfangreich dieser Beschuss war, legt der im Vorabdruck auf arXiv verfügbare Fachartikel anhand der Modellrechnungen dar. Für jeden großen Einschlag auf dem Mond gab es demnach rund zwanzig vergleichbare oder größere Treffer auf der Erde. Der Mond diente den Forschenden dabei als Messlatte, weil seine Krater über Milliarden Jahre erhalten bleiben, während die irdischen Spuren verschwunden sind. Auch der Mars bekam den Hagel ab, wo die Einschläge heftige Beben und offenbar einen Schub vulkanischer Aktivität auslösten. Selbst die Venus dürfte getroffen worden sein. Damit zeichnet die Studie das Bild eines Ereignisses, das nicht nur einen einzelnen Himmelskörper, sondern gleich mehrere Welten des inneren Sonnensystems zugleich prägte.
Besonders brisant wird der Befund durch den Zeitpunkt. Der Höhepunkt des Asteroidenhagels fällt fast genau mit dem Beginn des Cryogeniums zusammen, jenes Erdzeitalters vor rund 720 bis 635 Millionen Jahren, in dem die Erde ihre heftigsten bekannten Vereisungen durchlief. Damals reichten die Eismassen bis in Äquatornähe, weshalb Fachleute von der Schneeball-Erde sprechen. Zugleich veränderte sich die Biosphäre tiefgreifend. Es liegt daher nahe, einen Zusammenhang zwischen dem kosmischen Bombardement und der globalen Abkühlung zu vermuten. Genau hier bleiben die Forschenden jedoch vorsichtig. Ihre Arbeit belegt die zeitliche Übereinstimmung, nicht aber eine Ursache-Wirkung-Kette. Der Zeitpunkt sei verlockend, betonen sie, tauge aber vorerst nur als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen.
Für die eigentliche Vereisung sind bislang vor allem andere Auslöser im Gespräch. So zeigen frühere Studien, dass ein Entzug von Kohlendioxid aus der Atmosphäre die Erde vor rund 700 Millionen Jahren vereisen ließ. Ein Asteroidenhagel schließt solche Mechanismen nicht aus, könnte sie aber verstärkt oder überhaupt erst in Gang gesetzt haben. Denkbar ist etwa, dass Staub und Trümmer das Sonnenlicht dämpften oder chemische Prozesse anstießen, die das Klima kippen ließen.
Anders als viele erdgeschichtliche Hypothesen lässt sich diese sogar überprüfen. Die Eulalia-Familie gilt als Ursprung mehrerer heutiger erdnaher Asteroiden, darunter vermutlich Bennu und Ryugu. Von beiden haben Raumsonden bereits Materialproben zur Erde gebracht, die japanische Mission Hayabusa2 von Ryugu und die NASA-Sonde OSIRIS-REx von Bennu. Stammen diese Brocken tatsächlich vom selben zerborstenen Mutterkörper, müssten sie eine charakteristische chemische Signatur tragen. Findet sich diese auch in den 800 Millionen Jahre alten Ablagerungen auf dem Mond, wäre das ein starkes Indiz für das Szenario. Dass die Erde immer wieder Ziel gewaltiger Umbrüche war, ist ohnehin belegt. So war unser Planet in seiner Frühzeit sogar zeitweise vollständig von Gletschern bedeckt, was die Empfindlichkeit des jungen Klimas unterstreicht.
Der Fall ist auch deshalb bemerkenswert, weil dieselbe gravitative Falle bis heute aktiv ist. Die 3:1-Resonanz mit Jupiter schleudert nach wie vor Bruchstücke aus dem Asteroidengürtel in Richtung Erde und speist einen Teil der heutigen erdnahen Asteroiden. Was vor 800 Millionen Jahren im großen Maßstab geschah, läuft in abgeschwächter Form also fort. Für die Vergangenheit bleibt die Studie dennoch ein Modell. Sie stützt sich auf Simulationen und auf die Datierung von Mondkratern und Impaktgläsern, die selbst mit Unsicherheiten behaftet sind. Der Asteroidenhagel als solcher ist gut belegt, seine Rolle für Klima und Leben dagegen noch offen. Die nächsten Antworten dürften weniger aus dem Teleskop kommen als aus dem Labor, wo die zurückgebrachten Asteroidenproben Stück für Stück analysiert werden.
The Planetary Science Journal (angenommen), An 800-Million-Year-Old Impact Shower on the Terrestrial Planets from the Breakup of the Eulalia Parent Body; arXiv:2606.05036, doi:10.48550/arXiv.2606.05036