Viele Elemente unseres chemischen Periodensystems entstanden einst im Inneren von massereichen Sternen. Als diese am Ende ihres Lebenszyklus explodierten, wurden die Atome frei und verteilten sich mit Gas und Staub im interstellaren Medium. Dazu gehört auch das radioaktive Isotop Eisen-60 mit einer Halbwertszeit von rund 2,6 Millionen Jahren. Weil dieses Isotop von Natur aus auf der Erde nicht vorkommt, muss das in irdischen Materialien nachgewiesene Eisen-60 durch Partikel aus Supernovae auf unseren Planeten gelangt sein.
Tatsächlich sprechen Funde von Eisen-60 in Meeressedimenten und Fossilien dafür, dass es vor rund 1,8 bis 2,5 Millionen Jahren mehrere nahe Supernovae gegeben haben könnte. Astronomische Daten legen zudem nahe, dass unser Sonnensystem seit rund fünf Millionen Jahren durch eine lokale Blase wandert, die durch eine Kette von früheren Supernovae gebildet wurde. In jüngerer Zeit gab es dagegen keine nahegelegenen Sternexplosionen, daher dürfte es auch keinen „frischen“ Nachschub von Eisen-60 auf der Erde geben – so dachte man.
Wie kommt Eisen-60 in frischen Schnee?
Umso überraschender war im Jahr 2019 der Nachweis dieses Supernova-Anzeigers in frisch gefallenem Schnee der Antarktis. In den weniger als 20 Jahre alten Schneeproben detektierten Forschende fünf Eisen-60-Partikel, die weder durch Atomwaffentests noch durch kosmische Strahlung entstanden sein konnten. Aber woher kommt dieses exotische Eisen-Isotop dann? Um mehr darüber herauszufinden, hat nun ein Team um Dominik Koll vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ergänzende Analysen durchgeführt.
Für ihre Studie analysierten Koll und seine Kollegen Proben aus einem Eisbohrkern, der im Rahmen des Projekts EPICA auf dem antarktischen Plateau entnommen wurde. Dafür wurden die Eisproben in Dresden zunächst aufbereitet und mittels Massenspektrometrie auf durch kosmische Strahlung erzeugte Isotope wie Beryllium-10 und Aluminium-26 untersucht. Für den Nachweis von Eisen-60 brachte das Team seine aufbereiteten Proben nach Australien zur Heavy Ion Accelerator Facility in Canberra. Sie ist die einzige Anlage weltweit, die selbst winzige Mengen dieses Isotops detektieren kann. „Das ist, als würde man eine Nadel in 50.000 bis zur Decke mit Heu gefüllten Fußballstadien suchen. Die Maschine findet die Nadel in einer Stunde“, erklärt Co-Autorin Annabel Rolofs von der Universität Bonn.
