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Astrophysik : Das Eisen der Supernova

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Cassiopeia A: Überreste einer Supernova im Sternbild Cassiopeia in rund 11.000 Lichtjahren Entfernung. Die Sternexplosion hat vor etwa 330 Jahren stattgefunden. Bild: NASA/JPL-Caltech

In Überresten fossiler, Eisen liebender Bakterien hat man ein radioaktives Eisenisotop gefunden, das nur in Supernovae gebildet wird. Dies ist die erste nachgewiesene biologische Signatur einer Sternenexplosion auf unserer Erde.

          Kosmische Katastrophen haben offenkundig auch ihre Spuren auf der Erde hinterlassen. Forscher des Exzellenzclusters „Origin and Structure of the Universe“ (Ursprung und Struktur des Universums) der Technischen Universität München haben in biologischen Systemen erstmals deutliche Hinweise einer Supernova-Explosion gefunden: In den Resten fossiler Bakterien aus einem Tiefseebohrkern des Pazifischen Ozeans wiesen sie geringe Mengen des radioaktiven Eisenisotops Eisen-60 nach, das nur bei einer solchen Sternexplosion entstanden sein kann.

          Seit längerem gibt es Hinweise darauf, dass die Erde in der jüngeren Vergangenheit von den Trümmerwolken einer oder mehrerer Supernova-Explosionen getroffen wurde. Das brachte die Münchener Wissenschaftler um Shawn Bishop auf die Idee, nach entsprechenden Spuren in den Überresten fossiler Bakterien zu suchen. Dazu analysierten sie 1,7 bis 3,3 Millionen Jahre alte Bestandteile eines Tiefseebohrkerns, der aus dem Pazifischen Ozean stammt.

          Erdmagnetfeld als Datierungshilfe

          Die Bakterien, die in ihren Zellen winzige Kristalle aus Magneteisenstein produzieren, leben in den oberen Sedimentschichten der Ozeane. Magneteisenstein gilt als die stabilste Verbindung von Eisen und Sauerstoff. Da sich diese Kristalle im Erdmagnetfeld ausrichten, lassen sich anhand der bekannten Umpolungen des Erdmagnetfeldes zuverlässige Angaben über das Alter der verschiedenen Abschnitte eines Tiefseebohrkerns machen.

          Supernova-Trümmer bilden Meteoritenregen

          Mit Hilfe des Beschleuniger-Massenspektrometers am Maier-Leibnitz-Laboratorium haben Bishop und seine Kollegen in den Magnetit-Kristallen aus dem Tiefenbereich von 2,2 Millionen Jahren tatsächlich geringe Spuren des Isotops Eisen-60 nachgewiesen (“Nature“, doi: 10.1038/nature.2013.12797). Sie stammen nach Ansicht der Forscher von Mikrometeoriten aus der Trümmerwolke einer Supernova, die in die Erdatmosphäre eingedrungen, auf die Erde niedergeregnet und schließlich im Ozean versunken waren.

          Die Tücken der Unsicherheiten

          Allerdings ist die zeitliche Auflösung des Bohrkerns aufgrund einer langsamen Wachstumsrate in der fraglichen Zeit nicht besonders groß. Die Münchener Forscher wollen ihre Messungen daher an einem Bohrkern aus einer anderen Region wiederholen, wo sich der Meeresboden damals deutlich schneller abgelagert hat.

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