Robert Klatt
In Tiefseegestein wurden gemeinsam Isotope entdeckt, die bei unterschiedlichen astrophysikalischen Ereignissen entstanden sind. Eine Simulation zeigt nun, wieso die Elemente trotz ihrer unterschiedlichen Herkunft gemeinsam auf der Erde ankamen.
Hatfield (England). Viele Elemente, darunter etwa das Seltenerdmetall Ytterbium, entstanden im Weltraum durch Sternexplosionen (Supernovae) oder durch starke Kollisionen von Neutronensternen. Einen Beleg dafür lieferten etwa radioaktive Isotope, die Forscher 2021 in Tiefseegestein entdeckt und dann auf ihrer Herkunft untersucht haben. Wie Dr. Wehmeyer von der University of Hertfordshire erklärt, fanden sie dabei heraus, dass die Isotope nicht aus unserem Sonnensystem stammen.
Die Analyse des Gesteins offenbarte zudem, dass die Isotope sehr unterschiedliche Entstehungsorte im Universum hatten. Wieso die Isotope, die bei unterschiedlichen astrophysikalischen Ereignissen entstanden sind, gemeinsam zur Erde kamen und sich in dem Gestein ablagerten, war bislang unklar.
Nun haben Forscher der University of Hertfordshire und des Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences (CSFK) laut einer im Astrophysical Journal publizierten Studie, das Rätsel um den Weg der Isotope zur Erde geklärt. Konkret beschäftigt hat sich die Studie mit MN (Mangan), das Explosionen Weißer Zwergsterne entsteht, mit 244PU (Plutonium) aus der Verschmelzung von Neutronensternen und mit FE (Eisen), einem Resultat aus Kernkollaps-Supernovae, die gemeinsam in denselben Gesteinsschichten entdeckt wurden.
Laut den Forscher um Wehmeyer „surften“ die Isotope auf den Explosionswellen bestimmter Supernovae zusammen zur Erde. Die Simulation der Wissenschaftler zeigt, dass sogenannte Kernkollaps-Supernovae Wellen erzeugen, die bei ihrer Reise durch den Kosmos die Elemente aufgesammelt und zur Erde gebracht haben.
„Unsere Kollegen haben Gesteinsproben vom Meeresboden ausgegraben, sie aufgelöst, in einen Beschleuniger gelegt und die Veränderungen in ihrer Zusammensetzung, Schicht für Schicht untersucht. Mithilfe unserer Computermodelle konnten wir ihre Daten interpretieren und herausfinden, wie genau sich die Atome in der Galaxie bewegen.“
Die Schockwellen der relativ oft auftretenden Kernkollaps-Supernovae sorgen demnach dafür, dass die unterschiedlichen Elemente von ihrem Entstehungsort durch den Weltraum „geschubst“ werden.
Die Studie liefert zudem einen neuen Ansatzpunkt für die Suche nach habitablen Exoplaneten, auf denen flüssiges Wasser vorkommt. Wie Dr. Wehmeyer erklärt, ist die Fähigkeit eines Planeten, flüssiges Wasser zu beherbergen, stark von der Isotopenhäufigkeit abhängig.
„Das ist ein sehr wichtiger Schritt nach vorn, denn er zeigt uns nicht nur, wie sich Isotope in der Galaxis ausbreiten, sondern auch, wie sie auf Exoplaneten - also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems - reichlich vorkommen. Das ist äußerst spannend, denn die Isotopenhäufigkeit ist ein entscheidender Faktor dafür, ob ein Exoplanet in der Lage ist, flüssiges Wasser zu beherbergen, das der Schlüssel zum Leben ist. In Zukunft könnte dies helfen, Regionen in unserer Galaxie zu identifizieren, in denen wir bewohnbare Exoplaneten finden könnten.“
Laut Dr. Chiaki löst die Studie zudem einen weiteren Puzzlestein zur Entstehung der Erde.
„Ich beschäftige mich seit vielen Jahren mit dem Ursprung der stabilen Elemente im Periodensystem, aber ich bin begeistert, dass ich in dieser Arbeit Ergebnisse über radioaktive Isotope erzielen konnte. Ihre Häufigkeit kann mit Gammastrahlungsteleskopen im Weltraum gemessen werden, aber auch durch Ausgraben von Gestein unter Wasser auf der Erde. Wenn wir diese Messungen mit Benjamins Modellen vergleichen, können wir viel darüber lernen, wie und woher die Zusammensetzung des Sonnensystems stammt.“
Astrophysical Journal, doi: 10.3847/1538-4357/acafec
