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MANGAN-53
Nahe Supernova vor 2,5 Millionen Jahren
Redaktion / Pressemitteilung der Technischen Universität München
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2. Oktober 2020

In 2,5 Millionen Jahre alten Sedimentproben wurden Hinweise auf eine Supernova entdeckt, die sich in relativer Nähe zur Erde ereignete. Damals muss ein Stern explodiert sein, der etwa die 11- bis 25-fache Masse unserer Sonne hatte. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler spekulieren sogar, dass die Supernova auch Auslöser für das Zeitalter der Eiszeiten war.

Mangan

Diese Mangankruste begann vor etwa 20 Millionen Jahren zu wachsen. In Schichten, die etwa 2,5 Millionen Jahre alt sind, fanden die Forscher Eisen-60 und erhöhte Konzentrationen von Mangan-53. Deren Vorkommen ist der Beweis für eine erdnahe Supernova vor 2,5 Millionen Jahren. Foto: Dominik Koll / TUM  [Großansicht]

Als vor einigen Monaten der Stern Betelgeuse drastisch an Helligkeit verlor, vermuteten einige Beobachter eine bevorstehende Supernova – eine Sternenexplosion, die auch auf der Erde noch Schäden verursachen könnte. Während sich Beteigeuze wieder beruhigt hat, haben Physiker der Technischen Universität München (TUM) Beweise für eine Supernova gefunden, die vor rund 2,5 Millionen Jahren nahe der Erde explodiert ist.

Das Leben von Sternen mit einer Masse, die mehr als zehn Mal größer sind als die unserer Sonne, endet in einer Supernova, einer gewaltigen Sternenexplosion. Bei dieser Explosion bilden sich unter anderen Eisen, Mangan und weitere schwere Elemente. Ein Forschungsteam hat nun in etwa zweieinhalb Millionen Jahre alten Schichten von Mangankrusten neben Eisen-60 nun auch Mangan-53 nachgewiesen. "Man könnte die erhöhten Konzentrationen von Mangan-53 auch als 'smoking Gun' bezeichnen, den endgültigen Beweis dafür, dass diese Supernova tatsächlich stattgefunden hat", sagt Dr. Gunther Korschinek.

Während eine sehr nahe Supernova das Leben auf der Erde massiv schädigen könnte, war diese jedoch weit genug entfernt. Sie verursachte nur eine mehrere tausend Jahre andauernde Erhöhung der kosmischen Strahlung. "Allerdings kann diese zu verstärkter Wolkenbildung führen", sagt Mitautor Dr. Thomas Faestermann. "Vielleicht ist es kein Zufall, dass vor 2,6 Millionen Jahren das Pleistozän begann, die Periode der Eiszeiten."

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Typischerweise kommt Mangan auf der Erde als Mangan-55 vor. Mangan-53 dagegen stammt normalerweise aus kosmischem Staub, wie er im Sonnensystem beispielsweise im Asteroidengürtel vorkommt. Kontinuierlich schlägt sich dieser Staub auf der Erde nieder; nur selten sehen wir ein größeres Staubkorn als Meteor leuchten. In Mangankrusten und Sedimentproben vom Meeresboden wird die Verteilung der Elemente Jahr für Jahr durch neue Schichten vor Veränderungen bewahrt.

Mithilfe der Beschleuniger-Massenspektrometrie gelang es dem Autorenteam nun, 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 Korschinek. "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.

Über ihre Studie berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Physical Review Letters erschienen ist.

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