Alle 21 bekannten Einschlagkrater aus einer 40 Millionen Jahre langen Phase des Ordoviziums liegen innerhalb von 30 Grad um den damaligen Äquator. Dabei lag mehr als 70 Prozent der Landmasse außerhalb dieses Streifens. Einschläge verteilen sich normalerweise zufällig über den Globus, wie die Krater auf Mond und Mars zeigen. Ein Forschungsteam erklärt die Häufung damit, dass ein Ring um die Erde das Material nachgeliefert hat.
Ringe gelten als Kennzeichen der großen Gasplaneten. Saturn, Jupiter, Uranus und Neptun besitzen sie, und auch für den Mars wird ein früherer Ring diskutiert. Entstehen können solche Strukturen, wenn ein Körper einem Planeten zu nahe kommt. Innerhalb einer bestimmten Entfernung, der sogenannten Roche-Grenze, sind die Gezeitenkräfte des Planeten stärker als die Eigenschwerkraft des Besuchers: Die Vorderseite wird kräftiger angezogen als die Rückseite, der Körper wird gedehnt und zerreißt. Die Bruchstücke verteilen sich anschließend entlang der Bahn und flachen sich zu einer Scheibe ab, die über der Äquatorebene liegt. Genau diese Lage über dem Äquator ist der entscheidende Punkt, denn Material, das aus einem solchen Ring herabfällt, trifft bevorzugt in Äquatornähe auf.
Für die Erde galt eine solche Phase bislang als ausgeschlossen, weil es an Belegen fehlte. Ein Ring hinterlässt keine Fossilien und kein Gestein, er verschwindet restlos, sobald das letzte Material abgestürzt ist. Was bleibt, sind die Einschläge selbst. Und hier gibt es eine seit Langem bekannte Auffälligkeit: Zwischen etwa 485 und 443 Millionen Jahren vor heute häuften sich Meteoriteneinschläge in einem Ausmaß, das in der gesamten Erdgeschichte kein zweites Mal auftritt. Sedimente aus dieser Zeit enthalten zudem ungewöhnlich viel Meteoritenmaterial. Die gängige Erklärung war der Zusammenstoß zweier Asteroiden im Asteroidengürtel, dessen Bruchstücke über Jahrmillionen zur Erde gelangten.
Ein Team um den Geologen Andy Tomkins von der Monash University in Melbourne prüfte, wo diese Einschläge ursprünglich stattfanden. Dafür rechneten die Forscher mit sechs verschiedenen Modellen die Plattenbewegungen zurück und bestimmten die Position jedes Kraters zur Zeit seiner Entstehung. Alle 21 lagen in einem schmalen Band um den Äquator.
Um zu prüfen, ob das etwas bedeutet, ermittelten sie zusätzlich, welche Landflächen überhaupt geeignet waren, einen Krater aus dieser Zeit bis heute zu bewahren. Berücksichtigt wurden nur stabile, alte Kernzonen der Kontinente, deren Gestein älter ist als das mittlere Ordovizium und die seither nicht von jüngeren Ablagerungen bedeckt oder von Gebirgsbildung überprägt wurden. Das Ergebnis fiel eindeutig aus: Der äquatornahe Streifen macht nur einen kleinen Teil dieser geeigneten Fläche aus. Wie die Monash University zu der Untersuchung mitteilt, entspricht die Wahrscheinlichkeit für eine solche Verteilung durch Zufall dem Ergebnis, 21 Mal hintereinander dieselbe Seite einer dreiseitigen Münze zu werfen.
Aus dieser Beobachtung entwickelten die Autoren ihr Szenario. Ein großer Asteroid vom Typ der gewöhnlichen Chondriten kam der Erde vor rund 466 Millionen Jahren so nahe, dass er innerhalb der Roche-Grenze auseinanderbrach. Die Trümmer verteilten sich zu einer Scheibe über dem Äquator und regneten von dort über Jahrmillionen hinweg auf die Erde herab. Das erklärt nicht nur die Lage der Krater, sondern auch die hohe Zahl der Einschläge und die Zusammensetzung des Meteoritenmaterials in den Sedimenten, das sich auffällig einheitlich einem einzigen Ursprungskörper zuordnen lässt. Aus derselben Zeit stammen zudem besonders frische, kaum von kosmischer Strahlung veränderte Meteorite, was zu kurzen Flugzeiten aus einer erdnahen Umlaufbahn passt. Dass sich die Herkunft von Meteoriten inzwischen sehr genau bestimmen lässt, zeigen auch zwei Steine aus der Sahara, die vom Merkur stammen könnten.
Der zweite Teil der Hypothese betrifft das Klima. Gegen Ende des Ordoviziums trat mit dem Hirnantium eine der kältesten Phasen der vergangenen 500 Millionen Jahre ein, mit ausgedehnter Vereisung und einem schweren Massenaussterben im Meer. Ein Ring über dem Äquator hätte einen Schattenstreifen auf die Erdoberfläche geworfen und dort, wo die Sonneneinstrahlung am stärksten ist, einen Teil des Lichts abgefangen. Nach Einschätzung der Autoren könnte das zur Abkühlung beigetragen haben. Belegt ist dieser Zusammenhang nicht, denn wie stark ein solcher Effekt ausfällt, hängt von Dichte, Breite und Lebensdauer des Rings ab, und keine dieser Größen ist aus den Kraterdaten ableitbar. Wie groß die Schwankungen im Eishaushalt der Erde auch heute noch ausfallen, zeigt der Befund, dass die Antarktis binnen drei Jahren 695 Milliarden Tonnen Eis zulegte.
Die Arbeit ist eine Hypothese, keine gesicherte Rekonstruktion, und die Autoren formulieren das selbst so. Der größte Einwand betrifft die Datenbasis: 21 Krater sind wenig, und die Auswahl hängt daran, welche Strukturen erkannt, datiert und als Einschlag bestätigt wurden. Krater in Regionen, die seither von Sedimenten bedeckt oder von Gebirgsbildung zerlegt wurden, fehlen zwangsläufig. Auch die Rückrechnung der Kontinentpositionen über fast eine halbe Milliarde Jahre trägt Unsicherheiten in sich, wobei die Autoren diesem Einwand mit sechs unabhängigen Modellen begegnen. Andere Fachleute verweisen darauf, dass die ungleiche Erhaltung von Kratern die scheinbare Häufung ebenfalls erzeugen könnte. Eine Prüfung wäre durch weitere datierte Krater aus dieser Zeit möglich.
Unabhängig vom Ausgang der Debatte bleibt ein ungewöhnliches Bild. Wäre das Szenario zutreffend, hätte die Erde über einige zehn Millionen Jahre hinweg ausgesehen wie ein kleiner Saturn, mit einem hellen Band über dem Äquator, das nachts im reflektierten Sonnenlicht geleuchtet und tagsüber einen Schattenstreifen geworfen hätte. Gesehen hat das niemand, denn an Land existierten damals allenfalls Moose und Flechten, alles Übrige lebte im Meer. Geblieben wäre von diesem Ring nichts als eine Reihe von Kratern, die zufällig alle in derselben Zone liegen.
Earth and Planetary Science Letters, Evidence suggesting that Earth had a ring in the Ordovician; doi:10.1016/j.epsl.2024.118991