Tiefseeastronomie – Chemie mit Sternenstaub

Bei der Explosion massereicher Sterne werden langlebige Radionuklide erzeugt und in den Weltraum hinausgeschleudert. Relikte naher Supernovae lassen sich nicht nur im All, sondern auch auf der Erde selbst entdecken [1]. Um Supernova-Spuren in Tiefseearchiven nachzuweisen, wurden 100 Proben aus 4 Sedimenten untersucht. Die Bohrkerne stammen aus einer Tiefe von 4 200 m des Indischen Ozeans. Sie umfassen ein Altersprofil von 1,7-3,2 Millionen Jahren, in dem sich Supernova-Radionuklide abgelagert haben.
Die Proben wurden chemisch aufbereitet, einzelne Elementfraktionen voneinander getrennt und analysiert. Mit der Beschleunigermassenspektrometrie (AMS), einer sehr sensitiven Methode zur Bestimmung extrem niedriger Konzentrationen langlebiger Radionuklide, wurden ¹⁰Be, ²⁶Al, und ⁶⁰Fe gemessen. Isotopenverhältnisse im Bereich von 10^-9 (¹⁰Be/⁹Be) bis zu 10^-16 (⁶⁰Fe/Fe) konnten so quantifiziert werden.
Die Nuklide ¹⁰Be und ²⁶Al werden kontinuierlich in der Erdatmosphäre durch hochenergetische Kernreaktionen hauptsächlich an Stickstoff, Sauerstoff und Argon gebildet und können zur Datierung der Sedimente verwendet werden. ⁶⁰Fe hat keine terrestrischen Quellen, wird jedoch kurz vor und während einer Sternexplosion produziert. Da in dem gemessenen Zeitbereich eine Erhöhung dieses Eisen-Isotops festgestellt wurde, kann davon ausgegangen werden, dass es aus dem Weltall in die Tiefseesedimente eingetragen wurde.

[1] K. Knie, Phys. Rev. Lett., 2004, 93, id. 171103