Urzeitlicher Doppelschlag

Vor 181 Millionen Jahren stiegen gewaltige Methanblasen aus dem Jura-Meer auf und töteten alles Leben in einem Gebiet von der Größe der Adria. 20 Millionen Jahre zuvor war das heutige Süddeutschland schon einmal Schauplatz einer Naturkatastrophe gewesen. Sie haben ein Problem, die Paläontologen der Universität Tübingen, von dem ihre Kollegen anderswo nur träumen können: In ihrem Institut stapeln sich so viele Fossilen großer Fischsaurier, dass sie mit dem Präparieren kaum nachkommen. Um von den 181 Millionen Jahre alten Versteinerungen nicht erschlagen zu werden, graben sie erst gar nicht weiter – obwohl vor ihrer Haustüre noch gewaltige Schätze unter der Erde schlummern. „Vielleicht gibt es in Zukunft bessere Methoden, sie zu untersuchen”, tröstet sich Wirbeltierpaläontologe Hans-Ulrich Pfretzschner. Die Tübinger sind auf eine wahre Goldader gestoßen: einen riesigen Friedhof der kolossalen Meeresbewohner. Er erstreckt sich über eine Fläche von fünf mal acht Kilometern, mindestens – Arbeit für Generationen. Tübinger Studenten stolperten im Sommer 2002 zufällig über das urzeitliche Massengrab. Beim Buddeln in einer Abraumhalde, die Arbeiter beim Bau der Bundesstraße 10 im idyllischen Fils-Tal bei Eislingen aufgeschüttet hatten, zogen sie Schädelfragmente eines großen Fischsauriers (Ichthyosaurier) aus dem Dreck. Als kurz darauf Experten von der Uni Tübingen und dem Landkreis Göppingen – der Kreisarchäologe Reinhard Rademacher und sein Team – zu einer ersten Grabung anrückten, fanden sie innerhalb von nur zwei Wochen die Reste von mindestens fünf weiteren Tieren, darunter das fast vollständige Skelett eines jungen, sechs Meter langen Themnodontosaurus (Schnittzahnsaurier), der ausgewachsen bis zu 15 Meter misst. Eine Replik aus Epoxidharz hängt inzwischen von der Decke der Eislinger Stadthalle. Bei weiteren Kampagnen sind bislang mehr als 20 Fischsaurier ans Licht gekommen, außerdem Meereskrokodile, Stachelhaie, Fische und anderes Getier. Sogar Teile eines seltenen Plesiosaurus – mit rund zehn Metern so groß wie ein heutiger Orca –, der mit vier kräftigen Paddeln wie auf Vogelschwingen durchs Jura-Meer „flog” und Beute suchte. Die meisten der geborgenen Tiere sind für die Wissenschaftler alte Bekannte. Im Hauff-Museum von Holzmaden hängen sie seit Jahren sauber präpariert an den Wänden. Sie stammen aus den Steinbrüchen der Umgebung, wo seit Jahrhunderten Dachziegel aus „ Posidonienschiefer” gebrochen werden, der nur wenige Millionen Jahre vor dem Eislinger Massensterben abgelagert wurde. Die Tiere lebten einst in einem subtropischen Flachmeer, nicht tiefer als 100 bis 150 Meter, das die Küsten Ur-Europas umspülte. Deshalb können die neuen Fossilienfunde nichts Spektakuläres zur Entwicklungsgeschichte des Lebens beitragen. Trotzdem gelten sie als wissenschaftliche Sensation, denn die Meeresreptilien haben ihr Leben auf ungewöhnliche Weise ausgehaucht. Der Tübinger Mikropaläontologe Michael Montenari macht für das Massensterben im Erdmittelalter einen Aufstau großer Mengen von Methanblasen vom Meeresgrund verantwortlich. Zum ersten Mal weltweit wäre damit ein fossiler Zusammenhang zwischen einem Methanausbruch und einem Massensterben nachgewiesen. Hinter der These steckt eine kriminalistische Meisterleistung, denn nur wenige Spuren haben die Jahrmillionen überdauert. Zunächst waren die Tübinger Forscher allerdings auf dem Holzweg: Sie hatten vermutet, der Wirbeltier-Friedhof sei ähnlich entstanden wie die so genannten Belemniten-Schlachtfelder, die in diesem Gestein häufig vorkommen. Die urzeitlichen Weichtiere gibt es dort in so großer Zahl, als hätte sie jemand mit dem Laster abgekippt. Vermutlich war eine Meeresströmung für die Belemniten-Massen verantwortlich: Sie trieb die torpedoförmigen Innenskelette in Bodensenken zusammen und spülte den feinen Sand zwischen ihnen heraus. Dabei wurden die harten Teile so lange herumgewälzt, bis alle Ecken und Kanten abgeschliffen waren – wie bei den Steinen in einem Flussbett. Auch bei den Fischsaurier-Fossilien von Eislingen liegen die einzelnen Knochen wahllos verstreut – was auf den ersten Blick dafür spricht, dass eine Strömung die Kadaver zerfleddert hatte. Doch die typischen Rundungen fehlen. Das gab den Forschern Rätsel auf, denn Fischsaurier-Knochen sind wesentlich filigraner gebaut als die massiven Belemniten-Keile. Mit ihren dünnen Wänden von nur einem Zehntel Millimeter gleichen sie Schwämmen – Experten sprechen von „funktioneller Osteoporose”. Diese Leichtbauteile wären bei der Unterwasser-Schmirgelei rasch zerbröselt. Auf der Suche nach einer anderen Erklärung rückte Montenari dem Sediment mit Rasterelektronenmikroskop und Massenspektrometer zu Leibe – und stieß im fossilen Kohlenstoff (C) auf eine außergewöhnliche Isotopen-Anomalie: Das relativ leichte C-12 war extrem hoch angereichert. „Und dafür gibt es derzeit nur eine einzige Erklärung”, sagt Montenari, „eine gigantische Methaneruption.” Denn der Kohlenstoff im ozeanischen Methan stammt – wie heute auch – aus der Photosynthese, die eine Vorliebe für das relativ leichte Isotop mit zwölf Kernbausteinen hat. Algen und anderes Phytoplankton bauen bei der Lichtatmung weniger C-13 in ihre Zellen ein, als in der Umwelt vorkommt. Wenn die Organismen dann absterben und auf den Meeresgrund sinken, machen sich Bakterien über ihre Reste her, wobei sie Methan mit dem verschobenen Isotopenverhältnis freisetzen. Das brennbare Gas lagert bis heute, eingeschlossen in Eiskristallen, auf dem Grund der Ozeane („Mysterium am Meeresgrund”, bild der wissenschaft 6/2000). Dieses Methanhydrat steckt in Poren und Ritzen des Gesteins und bewahrt möglicherweise sogar die Kontinentalhänge davor abzurutschen – ähnlich wie der Permafrostboden die steilen Flanken der Hochgebirge sichert. Die Vorkommen sind so gewaltig, dass sie in ferner Zukunft das versiegende Erdöl als Brennstoff ersetzen könnten, wovon manche Forscher träumen. Allerdings drohen auch Katastrophen, wenn sich das schlummernde Treibhausgas plötzlich aus dem Eis befreit und in Blasen zur Wasseroberfläche steigt. Das aufschäumende Wasser raubt Schiffen, die arglos darüber fahren, den Auftrieb und lässt sie sinken. Eine solche Methan-Falle vermuten manche Forscher im berüchtigten Bermuda-Dreieck, wo schon viele Schiffe spurlos verschwunden sind. Fest steht, dass viele Tiere sterben, wenn Methan in großen Mengen aus den Eiskristallen bricht. Genau so ein Rülpser hat offenbar das Jura-Meer aufgewühlt. Allerdings stieg das Gas nicht dort auf, wo die Tiere verendeten und nun gefunden wurden, sondern einige Hundert Kilometer entfernt. Denn in der Eislinger Gegend war das Meer zu flach und zu warm für Methanhydrat-Vorkommen. Das Gas-Eis braucht, um stabil zu bleiben, tiefe Temperaturen von drei bis fünf Grad und einen Druck von mehreren Hundert Meter Wassersäule. Solche Bedingungen herrschten in der nahen Thethys – dem Vorläufer des Mittelmeers – und im Dauphiné-Becken in der Nähe des heutigen französischen Zentralmassivs. Montenari ist davon überzeugt, dass es damals in einem dieser Ozeanbecken plötzlich zu einer Katastrophe kam: Ein Seebeben oder ein Hangrutsch – vielleicht auch eine Erwärmung des Wassers durch einen Klimawandel – setzte das Methan frei, sodass es aufperlte wie der Sprudel in der geöffneten Flasche. Aus jedem Kubikmeter Methanhydrat quollen bis zu 164 Kubikmeter Methan. Die Blasen wühlten eine giftige, sauerstoffarme Wasserschicht voller Schwefelwasserstoff auf – ein bakterielles Abbauprodukt –, die über dem Ozeanboden waberte. Beim weiteren Aufstieg entzog das Methan dem Wasser bei einer chemischen Reaktion auch noch den letzten Sauerstoff, der in ihm gelöst war. So drang eine stinkende, tödliche Wolke zur Oberfläche auf, breitete sich seitlich bis ins Flachmeer aus und vernichtete alles Leben. Zuerst starben die Fische, die keinen Sauerstoff mehr zwischen die Kiemen bekamen. Dann die Fischsaurier, die zwar Luft atmeten wie die Wale oder Delfine, aber dem Desaster dennoch nicht entkommen konnten: Entweder wurde ihnen das in die Atmosphäre ausperlende Gift zum Verhängnis oder sie verhungerten. Wie verheerend eine solche Giftwolke wütet, kann man auch heute beobachten: Vor der Atlantik-Küste Namibias quillt gelegentlich ein tödlicher Cocktail aus Methan und Schwefelwasserstoff an die Oberfläche. „Das Bild kann man sich kaum vorstellen”, sagt der Paläontologe Martin Langer, der in dieser Gegend forscht. Hummer, Krebse und alles, was laufen kann, flüchtet dann panisch aus dem Wasser an den Strand, um dem Gift zu entkommen – obwohl auch dort der Tod wartet. Fischkadaver treiben zu Tausenden auf dem Wasser, sogar Delfine verenden. Die Ökokatastrophe im Jura hatte freilich eine ganze andere Dimension. Das war, „als würde in der ganzen Adria von heute auf morgen alles Leben ausgelöscht”, meint Pfretzschner. Ähnliche Katastrophen könnten auch jetzt drohen, wenn mit der globalen Erwärmung die Wassertemperaturen weiter steigen. Unklar ist noch, wie sich die Giftwolke über Hunderte von Kilometern ausbreiten konnte, und wie sie sich sogar durch die Inseln der so genannten Burgundischen Pforte hatte durchzwängen können – wenn das überhaupt möglich war. Europa war damals in viele Inseln zersplittert – wenn die Methaneruption im Tethys-Meer stattgefunden hatte, musste die Giftwolke zwischen zwei Inseln hindurch, die „Burgundische Pforte”, um ins heutige Eislingen zu gelangen. Die Tübinger Geowissenschaftler suchen deshalb nach weiteren Indizien, um ihre These zu untermauern. Sie klopfen die Fossilien nach chemischen Verunreinigungen ab, um auf die Beschaffenheit des Wassers während der Fossilisation schließen zu können. Sie suchen nach Resten von Lebensgemeinschaften, die sich von Schwefel ernährten. Und sie vermessen mit GPS die Lage jedes Knochens, der ihnen vor die Spitzhacke kommt, um Hinweise auf mögliche Strömungen zu finden. Dass ihnen der Nachschub an Untersuchungsmaterial ausgeht, brauchen sie nicht zu befürchten. Zumal sie in diesem Jahr noch einmal – gegen ihren Vorsatz – graben müssen. Dann kreuzt die Neubau-Trasse ein zweites Mal den Friedhof der Fischsaurier – und die dabei ans Licht kommenden Funde sollen nicht den Raubgräbern überlassen werden. Dennoch werden die Fossilienjäger vermutlich wieder zur Stelle sein. Sie hatten die Wissenschaftler bei den letzten Kampagnen in Atem gehalten. In der Dämmerung, wenn die legalen Ausgräber noch im Dreck wühlten, kamen sie und hockten sich „wie die Geier” (Montenari) mit ihren Gerätschaften an den Baustellenrand – bereit für die Nachtschicht. Am nächsten Tag klafften dann große Löcher in der neuen Trasse, mehrmals war sogar der Grabungscontainer aufgebrochen. Erst als die Polizei nachts Streife fuhr, wurde es ruhig. Mit solchen Problemen muss sich Montenari im Steinbruch von Pfrondorf, wo er einer anderen urzeitlichen Katastrophe nachspürt, nicht herumschlagen. Die Gesteinsschicht, die ihn hier seit einem Jahr umtreibt, enthält nichts, was Fossiliensammler reizen könnte. Sie ist nur 20 bis 40 Zentimeter dick – ein wildes Durcheinander von zerbrochenen Muschelschalen, zerschmetterten tierischen Resten sowie Sand, Schlamm und Schutt, die im Lauf von rund 200 Millionen Jahren fest zusammengebacken sind. Sie liegt über dem feinkörnigen Rhätsandstein, einem besonders witterungsfesten Gestein, aus dem viele Tübinger ihre Häuser errichtet haben. Montenari war früher immer etwas ratlos, wenn ihn seine Studenten nach dieser so genannten Psilonoten-Bank fragten. Er wusste lediglich, dass hier eine starke Kraft am Werk gewesen sein musste. Denn die Bank weist keine Schichtung auf, sondern besteht aus einem Guss – als hätte jemand eine Fuhre Dreck hingekippt. Offenbar hatte eine starke Strömung den Meeresboden oder den Strand aufgewühlt und dann die ganze Fracht auf einen Schlag abgelagert. War es ein starker Sturm, eine Überschwemmung? Unwahrscheinlich, denn dabei hätte sich das aufgewühlte Material in einer bestimmten Reihenfolge abgesetzt: zuerst die großen, schweren Brocken, darüber das feine Material. Außerdem gab es Sturmfluten immer wieder, aber diese Gesteinsschicht ist einzigartig. Nachdem Montenari die einschlägige Literatur gewälzt hatte, kam er auf die Erklärung: Ein gigantischer Tsunami hat die Schicht zusammengeschwemmt. Die Flut muss viel höher und mächtiger gewesen sein als die Riesenwelle, die am 26. Dezember 2004 durch den Indischen Ozean getobt ist und an den Küsten vieler Länder ihr Leichentuch hinterlassen hat. Montenari macht eine einfache Rechnung: Der Tsunami, der 1883 nach der Explosion des Vulkans Krakatau mit bis zu 30 Meter Höhe die indonesischen Küsten verwüstete, hinterließ Ablagerungen von durchschnittlich sieben Zentimetern. Nach vielen Jahrmillionen, wenn daraus kompaktes Gestein geworden ist, bleiben davon vielleicht zwei Zentimeter – nicht einmal ein Zehntel der Schwäbischen Psilonoten-Bank. Auch das Weihnachtsbeben vor Sumatra mit der ungewöhnlichen Stärke 9, das den Ozean stark aufgewühlt hatte, wird wohl keine auffälligeren geologischen Spuren hinterlassen. Wenn also weder ein Erdbeben noch ein Vulkanausbruch genug Energie liefern kann, bleibt nur eine Erklärung übrig: der Einschlag eines großen Meteoriten. Unterstützung für seine These bekam Montenari vom Kollegen Michael J. Simms vom Nordirischen Ulster Museum, der in Großbritannien eine ähnliche Schicht untersucht hatte und dort zum selben Ergebnis kam. Der britische Gesteinshorizont misst sogar zwei bis vier Meter. Er bedeckt eine Fläche von mehr als 250 000 Quadratkilometern, fast so groß wie Deutschland, und hat seine größte Mächtigkeit im Norden Irlands. Abgelagert wurde er zur selben Zeit wie sein süddeutsches Pendant: an der Wende von Trias und Jura vor rund 205 Millionen Jahren. Damals war auf der Erde die Hölle los. Ein Massenaussterben raffte zahllose Arten dahin, darunter die meisten säugetierähnlichen Reptilien und großen Amphibien. Im Meer ging jede fünfte Tierfamilie zugrunde. Diese Ökokatastrophe gehört zu den fünf größten Massenaussterben der Erdgeschichte. Sie veränderte die Lebensgemeinschaften von Grund auf: Die Dinosaurier profitierten vom Tod der Konkurrenten und blühten im folgenden Jura auf – ähnlich wie die Säugetiere 140 Millionen Jahre später den Untergang der Dinosaurier zum evolutionären Durchmarsch nutzten. Montenari bezweifelt allerdings, dass allein der kosmische Treffer für den Faunenschnitt verantwortlich war. Auch ein Klimawandel oder verheerende Vulkaneruptionen – oder alles zusammen – kämen seiner Überzeugung nach in Frage. Doch dass ein Meteorit die Erde traf, scheint erwiesen: Inzwischen wurden winzige Partikel gefunden, die bei einem solchen Einschlag weit in die Umgebung fliegen, sowie ein erhöhter Gehalt des seltenen Elements Iridium festgestellt, das in Steinmeteoriten konzentriert vorkommt. Laut Simms schlug das Geschoss mehr als 600 Kilometer vor der Westküste des heutigen Großbritannien ins Meer ein und schickte einen Tsunami los, der bis ins heutige Süddeutschland raste. Wie groß der Meteorit war, lässt sich derzeit nicht beantworten, zumal kein Einschlagskrater gefunden wurde. Ob man ihn jemals entdecken wird, ist fraglich, denn der Ozeanboden ist nirgendwo älter als 200 Millionen Jahre. Im Zuge plattentektonischer Umwälzungen wird er ständig recycelt, bildet sich längs der Mittelozeanischen Rücken neu und taucht an den Subduktionszonen ins Erdinnere ab. Nur die Mächtigkeit der Tsunami-Ablagerungen, der „Tsunamite”, gibt einen Hinweis auf die Größe des kosmischen Boliden – durch Vergleich mit ähnlichen Öko-Katastrophen. Der Meteorit, der vor 65 Millionen Jahren den Dinosauriern zum Verhängnis wurde und den 200 Kilometer großen Chicxulub-Krater vor Mexiko aufriss, wird auf einen Durchmesser von zehn Kilometern geschätzt. Der Tsunami, der damals über die Meere rollte, lagerte noch 2500 Kilometer entfernt Tsunamite von fünf Meter Mächtigkeit ab. Und der Koloss, der vor 214 Millionen Jahren den rund 100 Kilometer großen Manicouagan-Krater im Nordwesten Kanadas schlug, hinterließ mehr als zehn Meter mächtige Tsunamite in rund 700 Kilometer Entfernung. Montenari geht deshalb davon aus, dass „sein” Meteorit eine Nummer kleiner war als diese Monster. Erst der Meteoriteneinschlag mit der verhängnisvollen Flutwelle und 20 Millionen Jahre später die Methaneruption – wilde Zeiten im heutigen beschaulichen Schwabenländle. ■ Klaus Jacob Ohne Titel • In Baden-Württemberg stießen Forscher auf ein Massengrab von Fischsauriern. Als Ursache für das Massensterben vor 181 Millionen Jahren vermuten sie einen Methanausbruch im Meer. • Der Tübinger Paläontologe Michael Montenari interpretiert ein 200 Millionen Jahre altes Kalksteinpaket in Süddeutschland als Trümmerschicht, die ein Tsunami hinterlassen hat. Auslöser der Flutwelle soll ein Meteorit gewesen sein. COMMUNITY Lesen Viele Hintergrund-Informationen: Steven M. Stanley Historische Geologie Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2001, € 41,– Metoriteneinschlag als Ursache für die Tsunamite in Großbritannien: Michael J. Simms Uniquely extensive seismite from the latest Triassic of the United Kingdom: Evidence for bolide impact? Geology, Bd. 31 (2003), S. 557–560 Internet Michael Montenari und seine Forschungen: www.microstructure.uni-tuebingen.de/montenari/