Forschung

Vor 2,5 Millionen Jahren: Sternenexplosion nahe der Erde

01.10.2020 - Forscher sehen Zusammenhang mit Eiszeiten des Pleistozän.

Ein Forscherteam aus Deutschland und Argentinien hat jetzt Beweise für eine Supernova gefunden, die vor rund 2,5 Millionen Jahren nahe der Erde explodiert ist. Die Wissen­schaftler konnten in zwei­ein­halb Millionen Jahre alten Schichten von Mangan­krusten neben Eisen-60 nun auch Mangan-53 nachweisen. Diese Isotope stammen typischer­weise von Supernovae. Während die die Erhöhung des Anteils an Eisen-60 in dieser Epoche bereits bekannt war und als mögliches Indiz für eine nahe Supernova gedeutet wurde, ist der Nachweis von Mangan-53 in derselben Schicht ein Novum und wird daher von den Forschern als end­gültiger Beweis dafür angesehen, dass eine solche Supernova tatsächlich statt­ge­funden hat.

Glücklicherweise war die Entfernung der Stern­explosion zu groß, als dass sie das Leben auf der Erde massiv schädigen konnte. Doch die Supernova war anderer­seits nahe genug, um für mehrere tausend Jahre für eine Erhöhung der kosmischen Strahlung zu sorgen. „Das kann zu verstärkter Wolken­bildung führen“, sagt Thomas Faester­mann von der TU München, der an der Studie beteiligt war. „Vielleicht ist es kein Zufall, dass vor 2,6 Millionen Jahren das Pleistozän begann, die Periode der Eiszeiten.“

Typischerweise kommt Mangan auf der Erde als Mangan-55 vor. Mangan-53 dagegen stammt aus kosmischem Staub, der sich kontinuier­lich auf der Erde nieder­schlägt. Die nahe Supernova hat zu einer signi­fi­kanten Erhöhung dieses Zustroms geführt.

In Mangankrusten und Sedimenten am Meeres­boden wird die Verteilung der Elemente Jahr für Jahr durch neue Schichten vor Verände­rungen bewahrt. Mit Hilfe der Beschleuniger-Massen­spektro­metrie gelang es dem Team, in Schichten, die sich vor etwa zwei­ein­halb Millionen Jahren abge­lagert haben, neben dem Eisen-60 als auch einen Anstieg des Mangan-53 zu detek­tieren.

„Das ist detektivische Ultra­spuren­analyse“, sagt Team-Mitglied Gunther Korschinek von der TU München. „Es handelt sich hier nur noch um wenige Atome. Aber die Beschleuniger-Massen­spektro­metrie ist so empfindlich, dass wir aus unseren Messungen sogar berechnen können, dass der explodierte Stern etwa 11 bis 25 Mal so groß wie die Sonne gewesen sein muss.“

Auch die Halbwerts­zeit von Mangan-53 ließ sich durch Vergleich mit anderen Nukliden und dem Alter der Proben bestimmen. Sie liegt bei 3,7 Millionen Jahren. Dazu gab es weltweit bisher nur eine einzige Messung.

TUM / RK

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