Eine große, sich schnell bewegende Masse, die auf die Erde trifft, könnte sicherlich ein Massensterben verursachen. Eine solche Theorie würde jedoch starke Beweise für periodische Einflüsse erfordern, die die Erde nicht zu haben scheint. Bildnachweis: Don Davis / NASA.

Sind Massensterben periodisch? Und sind wir für einen fällig?

In 65 Millionen Jahren löschte ein Aufprall 30% des gesamten Lebens auf der Erde aus. Könnte ein anderer unmittelbar bevorstehen?

"Was ohne Beweise behauptet werden kann, kann ohne Beweise abgewiesen werden." -Christopher Hitchens

Vor 65 Millionen Jahren traf ein massiver Asteroid mit einem Durchmesser von vielleicht fünf bis zehn Kilometern die Erde mit einer Geschwindigkeit von mehr als 20.000 Meilen pro Stunde. Nach dieser katastrophalen Kollision wurden die als Dinosaurier bekannten Riesenriesen ausgerottet, die über 100 Millionen Jahre lang die Erdoberfläche dominiert hatten. Tatsächlich wurden rund 30% aller Arten, die zu diesem Zeitpunkt auf der Erde existierten, ausgelöscht. Dies war nicht das erste Mal, dass die Erde von einem solch katastrophalen Objekt getroffen wurde, und angesichts dessen, was da draußen ist, wird es wahrscheinlich nicht das letzte Mal sein. Eine Idee, die seit einiger Zeit in Betracht gezogen wird, ist, dass diese Ereignisse tatsächlich periodisch sind, verursacht durch die Bewegung der Sonne durch die Galaxie. Wenn dies der Fall ist, sollten wir vorhersagen können, wann der nächste kommt und ob wir in einer Zeit mit stark erhöhtem Risiko leben.

Von einem riesigen Stück sich schnell bewegenden Weltraummülls getroffen zu werden, ist immer eine Gefahr, aber die Gefahr war in den frühen Tagen des Sonnensystems am größten. Bildnachweis: NASA / GSFC, BENNU'S JOURNEY - Schweres Bombardement.

Es besteht immer die Gefahr eines Massensterbens, aber der Schlüssel liegt darin, diese Gefahr genau zu quantifizieren. Aussterbungsbedrohungen in unserem Sonnensystem - durch kosmische Bombardierung - kommen im Allgemeinen aus zwei Quellen: dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter und dem Kuipergürtel und der Oort-Wolke jenseits der Umlaufbahn von Neptun. Für den Asteroidengürtel, den vermuteten (aber nicht sicheren) Ursprung des Dinosaurier-Killers, nimmt unsere Wahrscheinlichkeit, von einem großen Objekt getroffen zu werden, mit der Zeit erheblich ab. Dafür gibt es einen guten Grund: Die Menge an Material zwischen Mars und Jupiter wird mit der Zeit erschöpft, ohne dass ein Mechanismus zum Nachfüllen vorhanden ist. Wir können dies verstehen, wenn wir uns einige Dinge ansehen: junge Sonnensysteme, frühe Modelle unseres eigenen Sonnensystems und die meisten luftlosen Welten ohne besonders aktive Geologien: Mond, Merkur und die meisten Monde von Jupiter und Saturn.

Die Ansichten mit der höchsten Auflösung der gesamten Mondoberfläche wurden kürzlich vom Lunar Reconnaissance Orbiter aufgenommen. Die Maria (die jüngeren, dunkleren Regionen) ist deutlich weniger kraterartig als das Mondhochland. Bildnachweis: NASA / GSFC / Arizona State University (zusammengestellt von I. Antonenko).

Die Geschichte der Auswirkungen in unserem Sonnensystem ist buchstäblich auf die Gesichter von Welten wie dem Mond geschrieben. Wo sich das Mondhochland befindet - die helleren Stellen - können wir eine lange Geschichte schwerer Kraterbildung beobachten, die bis in die frühesten Tage des Sonnensystems zurückreicht: vor mehr als 4 Milliarden Jahren. Es gibt sehr viele große Krater mit immer kleineren Kratern im Inneren: Beweise dafür, dass es schon früh eine unglaublich hohe Aufprallaktivität gab. Wenn Sie jedoch die dunklen Regionen (die Mondmaria) betrachten, können Sie weit weniger Krater im Inneren sehen. Radiometrische Datierungen zeigen, dass die meisten dieser Gebiete zwischen 3 und 3,5 Milliarden Jahre alt sind, und selbst das ist so unterschiedlich, dass das Ausmaß der Kraterbildung weitaus geringer ist. Die jüngsten Regionen in Oceanus Procellarum (der größten Stute auf dem Mond) sind nur 1,2 Milliarden Jahre alt und am wenigsten kraterartig.

Das hier gezeigte große Becken, Oceanus Procellorum, ist das größte und auch eines der jüngsten aller Mondmaria, was sich daran zeigt, dass es eines der am wenigsten kraterartigen ist. Bildnachweis: NASA / JPL / Galileo-Raumschiff.

Aus diesen Beweisen können wir schließen, dass der Asteroidengürtel mit der Zeit immer spärlicher wird, wenn die Kraterrate sinkt. Die führende Denkrichtung ist, dass wir sie noch nicht erreicht haben, aber irgendwann in den nächsten Milliarden Jahren sollte die Erde ihren letzten großen Asteroidenschlag erleben, und wenn es noch Leben auf der Welt gibt, das letzte Massensterben Ereignis aufgrund einer solchen Katastrophe. Der Asteroidengürtel ist heute weniger gefährlich als je zuvor.

Aber die Oort-Wolke und der Kuipergürtel sind unterschiedliche Geschichten.

Der Kuipergürtel ist der Ort der meisten bekannten Objekte im Sonnensystem, aber die Oort-Wolke, schwächer und weiter entfernt, enthält nicht nur viel mehr, sondern wird eher von einer vorbeiziehenden Masse wie einem anderen Stern gestört. Bildnachweis: NASA und William Crochot.

Jenseits von Neptun im äußeren Sonnensystem besteht ein enormes Potenzial für eine Katastrophe. Hunderttausende - wenn nicht Millionen - großer Eis- und Felsbrocken warten in einer dünnen Umlaufbahn um unsere Sonne, wo eine vorbeiziehende Masse (wie Neptun, ein anderes Kuipergürtel- / Oort-Wolkenobjekt oder ein vorbeiziehender Stern / Planet) die Potenzial, es durch die Schwerkraft zu stören. Die Störung könnte eine beliebige Anzahl von Folgen haben, aber eine davon besteht darin, sie in Richtung des inneren Sonnensystems zu schleudern, wo sie als brillanter Komet ankommen könnte, aber auch mit unserer Welt kollidieren könnte.

Etwa alle 31 Millionen Jahre bewegt sich die Sonne durch die galaktische Ebene und überquert die Region mit der größten Dichte in Bezug auf den galaktischen Breitengrad. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (der Hauptgalaxienillustration), modifiziert vom Wikimedia Commons-Benutzer Cmglee.

Die Wechselwirkungen mit Neptun oder anderen Objekten in der Kuipergürtel- / Oort-Wolke sind zufällig und unabhängig von allem, was in unserer Galaxie vor sich geht, aber es ist möglich, dass sie durch eine sternreiche Region gehen - wie die galaktische Scheibe oder einen unserer Spiralarme - könnte die Wahrscheinlichkeit eines Kometensturms und die Wahrscheinlichkeit eines Kometenschlags auf der Erde erhöhen. Während sich die Sonne durch die Milchstraße bewegt, gibt es eine interessante Eigenart ihrer Umlaufbahn: Ungefähr alle 31 Millionen Jahre passiert sie die galaktische Ebene. Dies ist nur eine Orbitalmechanik, da die Sonne und alle Sterne elliptischen Pfaden um das galaktische Zentrum folgen. Einige Leute haben jedoch behauptet, dass es Hinweise auf periodische Aussterben auf derselben Zeitskala gibt, was darauf hindeuten könnte, dass diese Auslöschungen alle 31 Millionen Jahre durch einen Kometensturm ausgelöst werden.

Der Prozentsatz der Arten, die in verschiedenen Zeitintervallen ausgestorben sind. Das größte bekannte Aussterben ist die permisch-triassische Grenze vor etwa 250 Millionen Jahren, deren Ursache noch unbekannt ist. Bildnachweis: Wikimedia Commons-Benutzer Smith609 mit Daten von Raup & Smith (1982) sowie Rohde und Muller (2005).

Ist das plausibel? Die Antwort finden Sie in den Daten. Wir können uns die wichtigsten Aussterbungsereignisse auf der Erde ansehen, die durch den Fossilienbestand belegt werden. Die Methode, die wir verwenden können, besteht darin, die Anzahl der Gattungen zu zählen (ein Schritt allgemeiner als "Arten" bei der Klassifizierung von Lebewesen; für Menschen ist der "Homo" in Homo Sapiens unsere Gattung), die zu einem bestimmten Zeitpunkt existieren. Dank der im Sedimentgestein gefundenen Beweise können wir dies in mehr als 500 Millionen Jahren tun, sodass wir sehen können, wie viel Prozent in einem bestimmten Intervall existierten und auch ausgestorben sind.

Wir können dann nach Mustern in diesen Auslöschungsereignissen suchen. Der einfachste Weg, dies quantitativ zu tun, besteht darin, die Fourier-Transformation dieser Zyklen durchzuführen und zu sehen, wo (wenn überhaupt) Muster entstehen. Wenn wir zum Beispiel alle 100 Millionen Jahre Massenauslöschungsereignisse sehen würden, bei denen die Anzahl der Gattungen jedes Mal mit genau diesem Zeitraum stark abnimmt, würde die Fourier-Transformation einen riesigen Anstieg mit einer Frequenz von 1 / (100 Millionen) zeigen Jahre). Kommen wir also gleich zur Sache: Was zeigen die Extinktionsdaten?

Ein Maß für die biologische Vielfalt und Änderungen in der Anzahl der Gattungen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt existieren, um die wichtigsten Aussterbungsereignisse in den letzten 500 Millionen Jahren zu identifizieren. Bildnachweis: Wikimedia Commons-Benutzer Albert Mestre mit Daten von Rohde, RA, und Muller, RA

Es gibt einige relativ schwache Hinweise auf eine Spitze mit einer Häufigkeit von 140 Millionen Jahren und eine weitere, etwas stärkere Spitze mit 62 Millionen Jahren. Wo sich der orangefarbene Pfeil befindet, können Sie sehen, wo eine Periodizität von 31 Millionen Jahren auftreten würde. Diese beiden Stacheln sehen riesig aus, aber das ist nur relativ zu den anderen Stacheln, die völlig unbedeutend sind. Wie stark sind diese beiden Spitzen objektiv, die unser Beweis für Periodizität sind?

Diese Abbildung zeigt die Fourier-Transformation von Extinktionsereignissen in den letzten 500 Millionen Jahren. Der von E. Siegel eingefügte orangefarbene Pfeil zeigt, wo eine Periodizität von 31 Millionen Jahren hineinpassen würde. Bildnachweis: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Zyklen in der fossilen Vielfalt. Nature 434: 209–210.

In einem Zeitraum von nur ~ 500 Millionen Jahren können Sie nur drei mögliche Massensterben von 140 Millionen Jahren und nur etwa 8 mögliche Ereignisse von 62 Millionen Jahren einbauen. Was wir sehen, passt nicht zu einem Ereignis, das alle 140 Millionen oder alle 62 Millionen Jahre stattfindet. Wenn wir jedoch ein Ereignis in der Vergangenheit sehen, besteht eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass ein anderes Ereignis entweder 62 oder 140 Millionen Jahre in der Vergangenheit oder in der Zukunft stattfindet . Wie Sie jedoch deutlich sehen können, gibt es keine Hinweise auf eine Periodizität von 26 bis 30 Millionen Jahren bei diesen Aussterben.

Wenn wir uns die Krater auf der Erde und die geologische Zusammensetzung des Sedimentgesteins ansehen, fällt die Idee jedoch völlig auseinander. Von allen Auswirkungen auf die Erde stammen weniger als ein Viertel von Objekten, die aus der Oort-Wolke stammen. Noch schlimmer ist, dass von den Grenzen zwischen geologischen Zeitskalen (Trias / Jura, Jura / Kreide oder die Kreide / Paläogen-Grenze) und den geologischen Aufzeichnungen, die Extinktionsereignissen entsprechen, nur das Ereignis von vor 65 Millionen Jahren das charakteristische Asche-und zeigt -staubschicht, die wir mit einem großen Einfluss verbinden.

Die Kreide-Paläogen-Grenzschicht ist im Sedimentgestein sehr unterschiedlich, aber es ist die dünne Ascheschicht und ihre Elementzusammensetzung, die uns über den außerirdischen Ursprung des Impaktors lehrt, der das Massensterben verursacht hat. Bildnachweis: James Van Gundy.

Die Idee, dass Massensterben periodisch ist, ist interessant und überzeugend, aber die Beweise sind einfach nicht dafür da. Die Idee, dass der Durchgang der Sonne durch die galaktische Ebene periodische Einschläge verursacht, erzählt ebenfalls eine großartige Geschichte, aber auch hier gibt es keine Beweise. Tatsächlich wissen wir, dass Sterne etwa alle halbe Million Jahre in Reichweite der Oort-Wolke kommen, aber wir sind derzeit sicherlich weit voneinander entfernt. Auf absehbare Zeit besteht für die Erde kein erhöhtes Risiko für eine Naturkatastrophe aus dem Universum. Stattdessen sieht es so aus, als ob unsere größte Gefahr von dem einen Ort ausgeht, vor dem wir uns alle fürchten: uns selbst anzusehen.

Starts With A Bang ist jetzt auf Forbes und dank unserer Patreon-Unterstützer auf Medium neu veröffentlicht. Ethan hat zwei Bücher verfasst, Beyond The Galaxy und Treknology: Die Wissenschaft von Star Trek von Tricorders bis Warp Drive.