Massensterben durch kosmischen Gammastrahlenausbruch?

US-Forscher behaupten, dass ein erdnaher Gammastrahlenausbruch einst ein Massensterben auf unserem Planeten auslöste

Ein kosmischer Gammastrahlenausbruch (Gamma Ray Burst/GRB) ist eine temporär am Himmel aufleuchtende, extrem energiereiche Strahlenquelle, dessen so genannte Burstdauer zwischen rund 0,01 und 1000 Sekunden liegt. Binnen dieses Zeitraums ist ein solches Objekt das hellste am Himmel. Obgleich der Ursprung der Gammastrahlung oft unklar ist, zumal sie isotrop auftritt, sich also gleichmäßig im All verteilt, erhalten die Sternforscher dank ihr dennoch wertvolle Informationen über Neutronensterne, Schwarze Löcher oder Super-Novae. Jetzt glauben NASA-Wissenschaftler und Forscher der Universität von Kansas, dass ein erdnaher GRB vor 450 Millionen Jahren ein Massensterben auf der Erde ausgelöst hat.

Gammastrahlenausbrüche (Gamma Ray Bursts/GRBs) zählen zu den leuchtkräftigsten und energiereichsten Ereignissen im Universum und sind fürwahr eines der größten Geheimnisse der modernen Astronomie.

Geradezu unheimlich an diesen mysteriösen Erscheinungen ist, dass sie – scheinbar aus dem Nichts kommend – das Universum für einige Sekunden mit kaum vorstellbarer Energie durchfluten, obwohl sie in Wirklichkeit eine mehrere Milliarden Jahre währende kosmische Odyssee hinter sich haben. Binnen weniger Sekunden strahlen GRBs mehr Energie ab, als unser Heimatstern in seinem ganzen Leben freizugeben vermag. Selbst ein Stern von der hundertfachen Masse unserer Sonne würde neben einem Gammastrahlen-Blitz gänzlich verblassen. Ja, die hellsten unter ihnen sind sogar für die Dauer des Bursts heller als alle Sterne im Universum. "Wenn ein Gamma-Ray-Burst explodiert, ist er in den ersten paar Sekunden heller als der Rest des Universums zusammen", so der Astrophysiker Shri Kulkarni vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena über das Phänomen.

Auf diesem aktuellen NASA-Bild ist die Erde im Gammastrahlenbereich zu sehen. Da unser Planet nur sehr wenig Gammastrahlen emittiert, mussten NASA-Forscher für dieses Foto zahlreiche Daten kombinieren, die das Compton Gamma Ray Observatory von der Erde binnen sieben Jahren gesammelt hat. Näheres hierzu siehe NASA-APOD (Bild: Dirk Petry (GLAST Science Support Center), EUD, EGRET, NASA)

Käme es in unserer Galaxis zu solch einem Ausbruch, womöglich sogar in relativer Nähe zum Solarsystem, wäre für die Erde eine Katastrophe apokalyptischen Ausmaßes unausweichlich, wie Luigi Piro vermutet, der zu den führenden Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Gammastrahlenblitze gehört. „In nur ein paar tausend Lichtjahren Entfernung würde ein solcher uns so hell erscheinen wie die Mittagssonne – und hätte die Erde mit so viel Strahlung bombardiert, dass er fast alles Leben ausgelöscht hätte.“

Basierend auf einem neuen Computermodell, behaupten nunmehr US-Forscher, dass genau dies vor 450 Millionen Jahren im Ordovizium geschehen ist. “Eine Röntgenstrahlenexplosion im Umkreis von 6000 Lichtjahren würde katastrophale Folgen für das Leben haben", erklärt Adrian Mellot von der Abteilung für Physik und Astronomie von der University of Kansas, der zusammen mit Brian Thomas und Charles Jackman vom NASA Goddard Space Flight Center den Effekt eines relativ nahen GRBs im Computerexperiment auf die Erdatmosphäre hochrechnete – mit einem eindeutigen Ergebnis:

Wir wissen nicht genau, wann sich ein solcher Ausbruch ereignete, aber wir sind ziemlich sicher, dass es ihn gegeben hat – und dass er Spuren hinterlassen hat. Was uns am meisten überrascht hat, ist die Tatsache, dass ein Ausbruch von nur 10 Sekunden Dauer eine so starke Auswirkung auf die Ozonschicht haben kann.

In dieser Phase könnte die ultraviolette Strahlung der Sonne ihr zerstörerisches Werk verrichten – mit schlimmsten Folgen für das Leben auf dem Land und in den oberen Schichten von Ozeanen und Seen. Brian Thomas, der federführende Autor der Studie, glaubt daher, dass für das Massensterben im Ordovizium, bei dem 60 Prozent aller im Meer lebenden wirbellosen Tiere getötet wurden, ein GRB verantwortlich gewesen war. Damals gab es hauptsächlich in den Ozeanen Leben; an Land existierten überwiegend primitive Pflanzen.

Auf jeden Fall zeigte sich im Computerexperiment, dass ein erdnaher Gammastrahlenausbruch in der Atmosphäre der Erde einen Teufelskreislauf in Gang setzen würde. Denn als hochenergetische Form des Lichts kann Gammastrahlung molekularen Stickstoff (N2) in seine Atome zerlegen, die mit molekularem Sauerstoff (O2) reagieren und Stickoxid (NO) erzeugen. Dieses zerstört das wichtige Ozon (O3) und produziert daraus Stickstoffdioxid (NO2). NO2 reagiert dann mit atomarem Sauerstoff und bildet wieder NO. Mehr NO in der Atmosphäre bedeutet eine vermehrte Ozonvernichtung. Binnen weniger Wochen könnte so die Hälfte der Ozonschicht zerstört werden. Fünf Jahre später wäre der Ozongehalt immer noch mindestens 10 Prozent unter dem Ausgangswert.

Die Andromeda-Galaxie (M 31). Die Spiralgalaxie gehört zu Lokalen Gruppe und befindet nur 2,2 Millionen Lichtjahre von unserer Galaxis entfernt. Auch hierin haben sich schon GRBs ereignet.

Die Auswirkungen der UV-Strahlung auf Lebewesen bekämen vornehmlich jene Lebewesen zu spüren, die sich nahe der Wasseroberfläche aufhielten – wie etwa Plankton, das die Grundlage der marinen Nahrungskette bildet. Es würde eingehen und damit würden auch viele der Lebewesen aussterben, die in den Weltmeeren einige Meter unter der Wasseroberfläche leben.

„Eine unbekannte Variable ist die Häufigkeit von Gammastrahlenausbrüchen in der Milchstraße“ erklärt Dr. Thomas. „Die Ausbrüche, die wir heute aufspüren, ereigneten sich vor Milliarden von Jahren in ebenso großer Entfernung, vor der Entstehung der Erde. Bei Milliarden von Sternen in der Milchstraße ist die Wahrscheinlichkeit recht hoch, dass ein massiver Stern in der Nähe der Erde explodierte.“

Das NASA-Weltraumteleskop Swift sucht ganz gezielt nach Gammastrahlenausbrüchen – mit Erfolg. Den letzten registrierte sie am 6. April 2005. (Bild: NASA E/PO, Sonoma State University, Aurore Simonnet)

Die Idee, dass ein GRB die Ursache für das große Sterben vor 450 Millionen Jahren im Ordovizium sein könnte, stammt ursprünglich von Dr. Bruce Lieberman, einem Paläontologen der University of Kansas. Bisher ging die Mehrheit der Forscher davon aus, dass eine Eiszeit der Auslöser für das damalige Massensterben gewesen war.

Vielleicht kann die laufende NASA-Mission Swift, die gezielt die Explosionsrate von GRBs bestimmen soll, dabei helfen, diese Theorie zu stützen oder zu widerlegen. Jedenfalls kann das Teleskop schon jetzt mit zahlreichen Treffern aufwarten. Diese präsentiert die NASA auf der Website von Swift. Hier sind alle aktuell registrierten GRB-Ereignisse punktuell aufgelistet. (Harald Zaun)

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