Ein Komet oder Asteroid, der die Erde getroffen hat, weil er nicht schnell genug entdeckt wurde, ist eine der größten natürlichen Bedrohungen der Menschheit und könnte möglicherweise noch schlimmer sein als das Aussterben vor 65 Millionen Jahren. Ob diese Extinktionsereignisse periodisch sind oder nicht, war lange umstritten. Aber eine neue Analyse könnte diesen spekulativen Bereich der Wissenschaft endgültig zum Erliegen gebracht haben. (NASA / Don Davis)

Sorry, Doomsday Forecasters, die Massensterben der Erde geschehen zufällig

Asteroidenangriffe und Supervulkanausbrüche können noch Muster aufweisen, aber die Auslöschungen, die wir erlebt haben, scheinen zufällig aufgetreten zu sein.

Im Laufe der Geschichte des Lebens auf der Erde hat es katastrophale Ereignisse gegeben, die eine enorme Anzahl von Arten ausgelöscht haben. Diese Massensterben vernichten einen signifikanten Prozentsatz aller Arten auf der Erde, bis zu und sogar über die Hälfte davon, wenn sie auftreten. In der Vergangenheit gab es viele große Ereignisse, wie das große Oxidationsereignis, das zu einem Schneeball auf der Erde führte, die enormen Auswirkungen, die die Dinosaurier auslöschten, oder, was am verheerendsten war, das permantriassische Ungetüm, das 96% der Meere auslöschte Arten, zusammen mit 70% der Landarten.

Insgesamt wurden in den letzten 260 Millionen Jahren acht bedeutende Aussterbungsereignisse identifiziert. Viele Wissenschaftler haben spekuliert, dass diese Ereignisse nicht zufällig auftreten, sondern eine periodische Ursache haben: wie die Bewegung der Erde durch die Milchstraße oder ein geologisch bedingter Effekt. So spannend diese Möglichkeiten auch sind, es gibt keine wissenschaftliche Motivation. Es wird kein periodischer Effekt beobachtet, wie die Wissenschaft zeigt, dass diese Extinktionsereignisse zufällig auftreten.

Die Grenzschicht zwischen Kreide und Paläogen ist im Sedimentgestein sehr unterschiedlich, aber es ist die dünne Ascheschicht und ihre elementare Zusammensetzung, die uns über den außerirdischen Ursprung des Impaktors informiert, der das Massenaussterben verursacht hat. (James Van Gundy)

Die Art und Weise, wie Sie feststellen, wann Massensterben auftritt, ist anhand der Fossilienaufzeichnungen der Meere zu ermitteln. Wenn Arten, die schon lange existieren, plötzlich nicht mehr auftauchen, haben Sie ein Aussterben. Wenn mehr als 10% Ihrer Arten ungefähr zur gleichen Zeit ausgestorben sind, liegt ein Massensterben vor. Als der Fossilienbestand im 20. Jahrhundert immer vollständiger wurde, begannen die Wissenschaftler zu glauben, dass diese Ereignisse möglicherweise nicht zufällig sind, sondern eher in bestimmten Zeitabständen auftreten. Die Idee des periodischen Massensterbens gibt es seitdem.

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. Könnte dies eine Ursache für das Massensterben der Erde sein? (NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (von der Hauptgalaxieillustration), modifiziert von Wikimedia Commons-Benutzer Cmglee)

Insbesondere sind die identifizierten Zeiten für Massenaussterbungsereignisse wie folgt:

  • Vor 11,6 Millionen Jahren, Mittelmiozän.
  • Vor 37,8 Millionen Jahren, Mitte des späten Eozäns.
  • Vor 66 Millionen Jahren endete die Kreidezeit.
  • Vor 93,9 Millionen Jahren Cenomanian / Turonian.
  • Vor 145 Millionen Jahren, Jura / Kreidezeit.
  • Vor 182,7 Millionen Jahren Pliensbachian / Toarcian.
  • Vor 201,3 Millionen Jahren, Trias / Jura.
  • Vor 252,2 Millionen Jahren, Endpermian.

Wenn Sie diese aufzeichnen, denken Sie möglicherweise mit dem Auge, dass Sie beim Schielen ein periodisches Muster erkennen können.

Aufgezeichnet, erscheinen Massensterben-Ereignisse als periodisch, aber unsere Augen können uns täuschen. (Raup & Sepkoski, 1984/1986)

Die Menschen haben lange darüber spekuliert, was möglicherweise eine Periodizität für unser Aussterben verursacht haben könnte, solange diese Idee existiert. Die überwältigenden Beweise dafür, dass ein riesiger Impaktor vor 65–66 Millionen Jahren die Dinosaurier auslöschte, ließen viele spekulieren, dass die Kraterbildung durch den Einschlag einen erheblichen Anstieg erleben würde, wenn Erde und Sonnensystem durch die galaktische Ebene wanderten, während andere auf den Kohlenstoffkreislauf der Kruste blickten für eine Erklärung. Sicherlich durchläuft der Planet geologische Zyklen und es gibt nichts Zyklischeres als unsere Umlaufbahnen und Revolutionen durch das Universum.

Aber ist das ein echter Effekt? Wir können unseren Augen und unserer Intuition nicht trauen. Was wir tun müssen, ist dies mathematisch zu testen. Wenn wir uns die aktuellsten verfügbaren Daten ansehen, sehen wir Folgendes.

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

Wir können uns die wichtigsten Aussterbungsereignisse auf der Erde ansehen, die sich aus dem Fossilienbestand ergeben. Die Methode, die wir verwenden können, besteht darin, die Anzahl der Gattungen zu zählen (eine Stufe mehr als „Arten“, um Lebewesen zu klassifizieren; für Menschen ist das „Homo“ in homo sapiens unsere Gattung), die zu einem bestimmten Zeitpunkt existieren. Dank der im Sedimentgestein gefundenen Beweise können wir dies über 500 Millionen Jahre zurückverfolgen und so nachvollziehen, wie viel Prozent in einem bestimmten Zeitraum sowohl existierten als auch ausgestorben sind.

Wir können dann in diesen Extinktionsereignissen nach Mustern 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 Massensterben erlebten, bei denen die Anzahl der Gattungen mit genau diesem Zeitraum jedes Mal stark abnahm, dann würde die Fourier-Transformation eine große Spitze mit einer Frequenz von 1 / (100 Millionen) aufweisen Jahre). Lassen Sie uns gleich loslegen: Was zeigen die Extinktionsdaten?

Ein Maß für die Artenvielfalt und die Veränderung der Anzahl der zu einem bestimmten Zeitpunkt existierenden Gattungen, um die wichtigsten Aussterbungsereignisse der letzten 500 Millionen Jahre zu identifizieren. (Wikimedia Commons-Benutzer Albert Mestre mit Daten von Rohde, R.A. und Muller, R.A.)

Es gibt einige relativ schwache Hinweise auf eine Periodizität bei dieser Methode mit einer Häufigkeit von 140 Millionen Jahren und einen weiteren, etwas stärkeren Hinweis auf erhöhte Ereignisse nach 62 Millionen Jahren. Die Periodizität, von der wir dachten, dass sie auf 26-Millionen-Jahres-Zeitskalen früher ist, erscheint nicht. Wenn Sie sich die Massensterben anschauen, über die wir in den letzten 260 Millionen Jahren gesprochen haben, und sie mit der Kraterrate vergleichen (der Hauptidee für die Ursachen der meisten Aussterben), werden Sie feststellen, dass sie nicht sehr gut zusammenpassen überhaupt.

Ein Diagramm, das zeigt, wie sich die Kraterrate auf der Erde im Laufe der Zeit verändert hat. Die Pfeile zeigen die Daten des Massensterbens an. Bei den Sternen vor 113 und 168 Millionen Jahren handelt es sich vermutlich um unbestätigte Massensterben-Kandidaten. (Michael Rampino / NYU)

Was passiert mit der Analyse, wenn Sie diese kleineren Aussterbungsereignisse einbeziehen, die nur auf dem Meer beruhen? Was zeigt unsere Fourier-Reihe, und gibt es in irgendeinem Intervall eine Spitze, die auf eine Periodizität bei Massensterben hinweist? Oder treten sie wirklich in Intervallen auf, die nicht vom Zufall zu unterscheiden sind?

Der bislang stärkste Beweis wurde von den Wissenschaftlern Fabo Feng und Coryn Bailer-Jones erbracht, die die gesamte Palette der verfügbaren Daten aufnahmen und untersuchten, wie wahrscheinlich es ist, dass ein periodischer Effekt gegenüber einem einheitlichen (zufälligen) Effekt besteht. Hier finden Sie die verfügbaren Daten.

Das Wahrscheinlichkeitsverhältnis zwischen einem periodischen Effekt und einem zufälligen Effekt, der die beobachteten Auslöschungen verursacht. Diese Spitzen mögen mit bloßem Auge beeindruckend erscheinen, schauen aber auf die y-Achse. Diese Zahlen sind sehr, sehr klein. (Feng, F.; Bailer-Jones, C. A. L., ApJ, 768, 152F (2013))

Auf den ersten Blick sehen Sie möglicherweise drei mögliche Auswirkungen: Hinweise auf ein periodisches Aussterben in Intervallen von etwa 6, 30 und 62 Millionen Jahren. Das stimmt aber nicht! Die 62-Millionen-Jahre-Periodizität ist der größte Effekt, den wir sehen können, aber selbst bei einem Wahrscheinlichkeitsverhältnis von 20: 1 bedeutet dies, dass wir hier nur einen Zwei-Sigma-Effekt in Bezug auf die statistische Signifikanz haben. Dies deutet darauf hin, dass es vor oder nach einem weiteren Massensterben wahrscheinlich eher zu einem Massensterben vor 62 Millionen Jahren kommt, aber selbst diese Beweise sind ziemlich schwach.

Darüber hinaus sind alle Ereignisse, die mit einer Periodizität auftreten, die einen Bruchteil (wie die Hälfte) des ursprünglichen Intervalls ausmacht, bekannte Artefakte dieser Art von Analyse. Die weniger signifikante Periodizität von ~ 30 Millionen Jahren ist wahrscheinlich ein roter Hering. Wenn wir die vollständige Fourier-Analyse durchführen, finden wir Folgendes.

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 26 bis 30 Millionen Jahren hineinpassen würde. (Rohde, R.A. & Muller, R.A. (2005). Zyklen in fossiler Vielfalt. Nature 434: 209–210)

Die Zeitskala, die am häufigsten für das periodische Aussterben von Massen angegeben wird, diese Periodizität von 26 bis 30 Millionen Jahren, hat absolut keine Beweise dafür. Feng und Bailer-Jones geben außerdem ausdrücklich Folgendes an (Schwerpunkt Mine):

Wir stellen fest, dass keines der getesteten Modelle - einschließlich periodischer, quasi-periodischer und orbitaler Modelle - die diskreten Datensätze besser erklärt als ein einheitliches Modell. Mit anderen Worten, die zeitliche Verteilung von Massenauslöschungsereignissen ist konsistent mit einer zufälligen zeitlichen Verteilung. Es gibt keine Notwendigkeit, auf etwas Exotischeres zurückzugreifen.

Die Idee, dass Massensterben regelmäßig stattfinden, ist interessant und überzeugend, aber die Beweise sind einfach nicht dafür da. Die Vorstellung, dass der Durchgang der Sonne durch die galaktische Ebene periodische Einflüsse hervorruft, erzählt ebenfalls eine großartige Geschichte, aber auch hier gibt es keine Beweise. Darüber hinaus gibt es möglicherweise Hinweise darauf, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Kohlendioxidgehalt und dem Kohlenstoffkreislauf gibt, aber der Zusammenhang mit Massensterben ist einfach nicht stark genug.

Wenn Sie Physikern eine zufällige Karte geben, werden sie, wo immer möglich, darin Muster finden. es ist die menschliche Natur Während

Leider liegt es in der Natur des Menschen, überall nach Mustern zu suchen, aber in diesem Fall sind die Beweise viel zu schwach, um in irgendeiner Weise gegen den Zufall zu wetten. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass nur weil wir keine Beweise für periodische Ereignisse sehen, dies nicht bedeutet, dass sie nicht auftreten. Es ist jedoch wichtig, nicht nach einem Phänomen zu jagen, für das es keine Beweise gibt, die seine Realität stützen. Asteroiden- und Kometenangriffe können zu bestimmten Zeiten eine erhöhte Wahrscheinlichkeit haben, und es kann einen periodischen Effekt auf die CO2-Werte und den Kohlenstoff-Krusten-Zyklus geben, aber es gibt keine Hinweise darauf, dass sie mit Massenaussterben zusammenhängen. Wenn es um katastrophale Ereignisse für den Planeten und die Spezies geht, die ihn bewohnen, ist die Zufälligkeit so gut wie nie zuvor.

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