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Supervulkane als Treiber von Massenaussterben

Forscher finden klaren Zusammenhang von vulkanischen Großeruptionen mit Aussterbewellen

ERuption
Die gewaltigen Ausbrüche vulkanischer Großprovinzen haben im Laufe der Erdgeschichte immer wieder Aussterbewellen verursacht. © Vershinin M/ iStock

Tödliche Eruptionen: Dass viele Massenaussterben der Erdgeschichte mit Supervulkan-Ausbrüchen zusammentrafen, ist kein Zufall, wie nun eine Studie bestätigt. Demnach gibt es selbst für viele kleinere Aussterbe-Ereignisse eine klare Korrelation mit der Eruption magmatischer Großprovinzen. Je heftiger die Eruption und Freisetzung vulkanischer Gase, desto schwerwiegender fiel dabei das Massenaussterben aus. Das wirft auch ein neues Licht auf das Ende der Dinosaurier.

Sie sind die größten Vulkangebiete der Erde: Magmatische Großprovinzen können bei ihren Eruptionen mehr als 100.000 Kubikkilometer Lava und Billionen Tonnen vulkanischer Gase wie Methan, Kohlendioxid und Schwefeldioxid freisetzen. Deshalb stehen einige dieser Supervulkane schon länger im Verdacht, die Auslöser großer Massenaussterben gewesen zu sein. So traf der Ausbruch des Sibirischen Trapps vor rund 252 Millionen Jahren mit dem Massenaussterben am Ende des Perm-Zeitalters zusammen, die Zentralatlantische Magmenprovinz mit dem Ende der Trias und der Dekkan-Trapp-Ausbruch mit dem Ende der Kreidezeit.

Dekkan Trapp
Der Dekkan Trapp in Indien zeugt von gewaltigen Ausbrüchen vor 66 Millionen Jahren und könnte Mitschuld am Aussterben der Dinosaurier gehabt haben.© Green et al/ Andrea Marzoli/ Universität Padua

Sind Supervulkane schuld an Faunenschnitten?

Doch könnten auch andere vulkanische Großausbrüche die Ursache von vergangenen Aussterbe-Ereignissen gewesen sein? Sind solche Supervulkane womöglich die Treiber von Faunenschnitten in der Erdgeschichte? „Zwar wurde eine zeitliche Korrelation zwischen Flutbasalt-Eruptionen und Aussterbe-Ereignissen schon lange qualitativ beobachtet, aber wie wahrscheinlich dieser Zusammenhang gegenüber dem Zufall ist, hat man bisher nie quantitativ untersucht“, erklären Theodore Green vom Dartmouth College in New Hampshire und seine Kollegen.

Für ihre Studie haben die Forscher zunächst die Eruptionen aller bekannten magmatischen Großprovinzen in Bezug auf ihre Eruptionsintensität und -dauer kategorisiert. Dann setzten sie dies ins Verhältnis zu Zeitpunkt und Schwere aller bekannten Faunenschnitte in der Erdgeschichte. Mithilfe mathematisch-statistischer Methoden ermittelten sie dann die Wahrscheinlichkeit eines bloß zufälligen Zusammentreffens.

Kein Zufall

Das Ergebnis: „Wir stellen fest, dass die Korrelation zwischen den Ausbrüchen der magmatischen Großprovinzen und den Zeiten der Faunenübergänge weit jenseits des Zufalls liegt“, berichten Green und seine Kollegen. Im Schnitt traf demnach eine von 1,64 Eruptionen mit einem Aussterbe-Ereignis zusammen. Dieser Zusammenhang blieb auch dann noch signifikant, als das Team die fünf großen Massenaussterben aus dem Datensatz ausklammerte.

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„Das demonstriert, dass sich die beobachteten Korrelationen zwischen magmatischen Großeruptionen und Faunenübergängen auch auf kleinere Aussterbe-Ereignisse erstreckt und nicht nur von den großen Massenaussterben bestimmt wird“, konstatieren die Wissenschaftler. Auch für Phasen von weitreichendem Sauerstoffschwund in den Meeren, sogenannte ozeanische anoxische Ereignisse, gab es Übereinstimmungen mit vulkanischen Großeruptionen. „Es ist extrem unwahrscheinlich, dass diese Korrelation allein auf Zufall beruht“, so die Forscher.

Korrelation
Zusammenhang von Eruptionsrate und Schwere der Aussterbe-Ereignisse. © Green et al./ PNAS, CC-by-nc-nd 4.0

Je stärker der Ausbruch, desto schlimmer das Aussterben

Nähere Analysen ergaben, dass vor allem die Intensität der Eruption eine Rolle spielte. Die Folgen für Umwelt und Lebenswelt waren dann am schwerwiegendsten, wenn bei den Ausbrüchen viel Lava und vulkanische Gase in kurzer Zeit ausgeschleudert wurden. „Die Linearität dieser Korrelation deutet darauf hin, dass die tödlichen Folgen von Flutbasalt-Eruptionen im Allgemeinen direkt proportional zu ihrer volumetrischen Eruptionsrate waren“, schreiben Green und seine Kollegen.

Ihre Studie wirft auch ein neues Licht auf die Ereignisse am Ende der Kreidezeit – dem Massenaussterben, bei dem die Dinosaurier und rund 75 Prozent aller meeresbewohnenden Arten ausstarben. „Die von uns ermittelte Korrelation von Eruptionsraten und Aussterbeschwere spricht dafür, dass der Dekkan Trapp eine erhebliche Aussterbewelle am Ende der Kreidezeit verursacht haben könnte – selbst ohne das Zusammentreffen mit dem Chicxulub-Einschlag“, so Green und seine Kollegen.

Ihrer Ansicht nach leitete der Ausbruch der indischen Vulkanprovinz das große Massenaussterben ein und der Einschlag des Chicxulub-Asteroiden verschlimmerte das Ganze dann noch zusätzlich.

Keine signifikante Korrelation für Einschläge

Zum Vergleich führten die Forscher ihre Analyse auch für größere Asteroideneinschläge durch. Denn neben dem Chicxulub-Einschlag vermuten einige Wissenschaftler auch bei anderen Massenaussterben einen Impakt als Auslöser. Bisher fehlen allerdings meist die passenden Krater als Beleg oder aber die Auswirkungen des Impakts sind unbekannt – beispielsweise, weil der Einschlag schon vor 2,2 Milliarden Jahren stattfand, wie beim Yarrabubba-Krater in Australien.

Der Abgleich der bisher bekannten Einschläge mit Aussterbe-Ereignissen ergab zwar eine leichte Korrelation. Dies änderte sich jedoch, wenn der Einschlag des Chicxulub-Asteroiden vor 66 Millionen Jahren aus der Analyse ausgeklammert wurde. Ohne diesen Impakt verliert der Zusammenhang von Einschlägen und Aussterben seine statistische Signifikanz. „Wir finden keine robuste Übereinstimmung zwischen dem radiometrischen Alter großer Einschlagskrater und den Massenaussterben“, berichtet das Team. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; doi: 10.1073/pnas.2120441119)

Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences

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