Kosmischer Staub, der im antarktischen Schnee gefunden wurde, wurde wahrscheinlich vor Millionen von Jahren in einer entfernten Supernova geboren. Die interstellare Reise des Staubes brachte das Material schließlich zur Erde, wo Wissenschaftler die alten Körner entdeckten.
Dieser Staub fiel auf, weil er ein Eisenisotop namens Eisen-60 enthält, das üblicherweise von Supernovae freigesetzt wird, aber auf der Erde sehr selten ist. (Isotope sind Versionen von Elementen, die sich in der Anzahl der Neutronen in ihren Atomen unterscheiden.)
Auf der Suche nach schwer fassbarem Weltraumstaub analysierten Wissenschaftler mehr als 1.100 Pfund. (500 Kilogramm) Oberflächenschnee, den sie aus einer hoch gelegenen Region der Antarktis in der Nähe der deutschen Kohnen-Station gesammelt haben. An diesem Ort wäre der Schnee größtenteils frei von Erdstaub, berichteten die Forscher in einer neuen Studie.
Die Ermittler schickten den noch gefrorenen Schnee dann in ein Labor in München, wo er geschmolzen und gefiltert wurde, um Staubpartikel zu isolieren, die Materialspuren aus dem Weltraum enthalten könnten. Als die Wissenschaftler den verbrannten Staub mit einem Beschleuniger-Massenspektrometer untersuchten, entdeckten sie das seltene Eisen-60-Isotop - ein Relikt einer alten Supernova.
Der Weltraum ist ein staubiger Ort, reich an Partikeln, die von Supernovae ausgestoßen und von Planeten, Asteroiden und Kometen verschüttet werden. Unser Sonnensystem durchläuft derzeit eine große Wolke aus Weltraumstaub, die als Local Interstellar Cloud (LIC) bekannt ist, und Körner dieser Wolke auf der Erde könnten viel darüber aussagen, wie unsere Sonne und ihre Planeten mit kosmischem Staub interagieren.
Um herauszufinden, ob der Weltraumstaub von einer entfernten Supernova stammt, mussten die Wissenschaftler zunächst ausschließen, ob er aus unserem Sonnensystem stammt. Von Planeten und anderen Körpern abgestoßener bestrahlter Staub kann Eisen-60 enthalten, aber die Exposition gegenüber kosmischer Strahlung erzeugt auch ein anderes Isotop: Mangan-53. Die Forscher verglichen die Verhältnisse von Eisen-60 und Mangan-53 in den antarktischen Körnern und stellten fest, dass die Manganmenge viel geringer war als bei lokalem Staub.
Woher wussten die Wissenschaftler, dass das Eisen-60 im antarktischen Schnee nicht von der Erde stammt? Es mag in den Kinderschuhen Eisen-60 auf unserem Planeten gegeben haben, aber all dieses seltene Isotop ist auf der Erde längst zerfallen, schrieben die Forscher in der Studie. Atombombentests hätten Eisen-60 auf dem ganzen Planeten erzeugen und verteilen können, aber Berechnungen zeigten, dass die Menge des durch solche Tests erzeugten Isotops viel geringer gewesen wäre als die Menge an Eisen-60, die im Schnee der Antarktis gefunden wurde.
Eisen-60 wird auch in Kernreaktoren hergestellt; Die Menge des Isotops, die Reaktoren erzeugen, ist jedoch "unbedeutend" und beschränkt sich auf die Reaktoren, in denen es hergestellt wird, sagten die Wissenschaftler. Bislang haben selbst schwere nukleare Unfälle wie die Katastrophe des Kernkraftwerks Fukushima Daiichi im Jahr 2011 der Studie zufolge kein Eisen-60 in messbaren Mengen in die Umwelt eingebracht.
Bisher wurde Eisen-60 auf der Erde nur in alten Tiefsee-Lagerstätten oder in Gesteinen gefunden, die ihren Ursprung im Weltraum haben, "wie Meteoriten oder auf dem Mond", berichteten die Wissenschaftler online am 12. August in der Zeitschrift Physical Review Letters.
"Indem wir terrestrische und kosmogene Quellen ausschließen, schließen wir, dass wir zum ersten Mal kürzlich Eisen-60 mit interstellarem Ursprung in der Antarktis gefunden haben", schrieben die Forscher.
