Zwei ikonische Landmarken der Vereinigten Staaten haben mehr gemeinsam als bisher gedacht. Der Barringer-Krater und der Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona sind offenbar durch ein und denselben Meteor geformt worden.
Vor rund 56.000 Jahren schlug ein Meteorit in den heutigen US-Bundesstaat Arizona und ein gewaltiges Loch – den Barringer-Krater. Die kreisrunde Vertiefung im Wüstenboden misst 1,2 Kilometer und ist 170 Meter tief. Doch der Impakt könnte auch einen gewaltigen Felssturz im 160 Kilometer entfernten Grand Canyon ausgelöst haben.
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Der Grand Canyon zählt zu den größten und erhabensten Naturwundern der Erde. Der vom Colorado River durchflossene, von steilen Felswänden gesäumte Canyon ist 450 Kilometer lang, zwischen 6 und 30 Kilometer breit und bis zu 1800 Meter tief. Der Name Grand Canyon für „groß“ bzw. „großartig“ wurde 1869 von John Wesley Powell (1834-1902), dem Forscher und Leiter der Expedition der Erforschung des Colorado River geprägt.
Die meisten Geologen stimmen überein, dass sich das Einzugsgebiet des heutigen Colorado River (zu dem der Grand Canyon gehört) vor 55 bis 40 Millionen Jahren gebildet hat. Der Grand Canyon selbst ist höchstwahrscheinlich nicht viel älter als fünf bis sechs Millionen Jahre, wobei der Hauptteil der Tiefererosion in den letzten zwei Millionen Jahren erfolgte.
Jetzt haben Geologen eine überraschende Verbindung zwischen diesen beiden geologischen Highlights aufgedeckt. Alles begann, als in den 1970er Jahren fossile Treibholzreste und Flusssedimente in mehreren Höhlen entlang der großen Schlucht entdeckt wurden. Eine davon ist die 44 Meter über dem Flusspegel liegende Stanton’s Cave im Marble Canyon, der östlichen Zubringerschlucht des Grand Canyon.
Doch wie kam das Holz und Sediment in diese Höhle? Hochwasser, wie es für den Colorado River typisch ist, ist ausgeschlossen. „Dafür wäre ein Hochwasser nötig gewesen, das zehnmal höher war als jede aus den letzten Jahrtausenden bekannte Flut“, erklärt Karl Karlstrom von der University of New Mexico, Erstautor einer neuen, im Fachjournal „Geology“ erschienen Studie.
In den 1980er Jahren kam Koautor Richard Hereford vom U.S. Geological Survey dem Verursacher erstmals auf die Spur. Er fand Reste eines gewaltigen Felssturzes auf Höhe des Nankoweap-Seitencanyons – rund 35 Kilometer flussabwärts von der Stanton’s Cave.
Aktuelle Analysen zeigen, dass Treibholzreste und Nankoweap-Felssturz rund 56.000 Jahre alt, wie Karlstrom und seine Kollegen schreiben. „Der Felskollaps staute den Colorado River auf und ließ den Flusspegel bis auf 940 Meter über Null ansteigen.“
Demzufolge schuf der Felssturz einen Stausee, dessen Pegel knapp 200 Meter höher lag als der heutige Wasserstand des Colorado River. Dieser Nankoweap-Paläosee erstreckte sich von der Staumauer aus Geröll und Gestein mehr als 83 Kilometer weit flussaufwärts bis zur Stanton’s Cave und ihren Nachbarhöhlen.
Treibholz und ungeheure Sandmassen wurden in diese Höhlen geschwemmt. Erst Jahrhunderte später durchbrachen die aufgestauten Wassermassen die Barriere und der Nankoweap-Paläosee verschwand wieder.
Lange rätselten die Forscher, was diesen gewaltigen Felssturz ausgelöst haben könnte. Erst Koautor Jonathan Palmer von der University of New South Wales in Sydney lüftete das geologische Geheimnis. Bei einem Besuch des Barringer-Kraters stellte er fest, dass auch dieser Meteor-Krater vor 56.000 Jahren entstanden war.
Alles nur ein Zufall? „Das war eine Frage, auf die zuvor noch niemand gekommen ist“, erklärt Koautor Chris Baisan von der University of Arizona. Könnte der Einschlag, der den Barringer-Krater schuf, auch den Felssturz im 160 Kilometer entfernten Canyon verursacht haben?
Bei der Beantwortung dieser Frage kam den Forschern David Kring vom Lunar and Planetary Institute in Houston zu Hilfe. Der Geologe erforscht den Barringer-Krater seit nunmehr 24 Jahren. „Dieser Krater ist der am besten erhaltene Einschlagskrater weltweit und liegt im reichsten, technologisch fortgeschrittensten Land der Erde“, berichtet Kring. „Trotzdem wissen wir noch immer sehr wenig über die Folgen dieses Einschlags oder den Asteroiden, der ihn schuf.“
David Kring berechnete, wie stark die Kräfte, die der rund 270.000 Tonnen schwere Meteorit damals bei seinem Einschlag. Der Impakt setzte demnach am heutigen Krater eine Energie von zehn bis 15 Megatonnen TNT frei und erzeugte ein Erdbeben der Magnitude 5,4 bis 6. Die Schockwellen erreichten innerhalb von Sekunden auch den Grand Canyon, wo sie eine Stärke von 3,5 bis 4,1 erreichten.
„Wir denken, dass wir damit einen Zusammenhang zwischen dem Barringer-Einschlag und dem Felssturz und Paläosee im Grand Canyon gefunden haben“, erläutert Baisan, „Wir wissen zwar nicht genau, wie stark die Bodenerschütterungen am Canyon waren, aber war wohl mehr als nur ein sanftes Schaukeln.“
Zuerst wären die steilen Felswände des Canyon wären von der Druckwelle getroffen worden, gefolgt von den Schockwellen im Untergrund. „Das könnte ausgereicht haben, um den Felssturz im Canyon zu verursachen“, vermutet Baisan.
„Der Meteoriteneinschlag, die massive Rutschung, der Paläosee und das Treibholz hoch über dem Fluss sind allesamt seltene und ungewöhnliche Ereignisse“, sagt Karlstrom. „Sie alle ereigneten sich zudem im selben engen Zeitfenster. Das macht die Hypothese plausibel, dass diese Ereignisse auch kausal verknüpft waren.“
