APOLLO
Supernova-Eisen auch auf dem Mond
Redaktion / Pressemitteilung der Technischen Universität München
astronews.com
14. April 2016

Der Fund eines bestimmten Eisenisotops auf dem Meeresboden erlaubt Rückschlüsse auf Supernova-Explosionen, die sich in der Vergangenheit in relativer Nähe der Erde ereignet haben müssen. Nun lieferten Untersuchungen von Bodenproben vom Mond weitere Hinweise auf die Richtigkeit dieser These: Auch dort konnte das verräterische Eisenisotop nachgewiesen werden.

Apollo 12-Astronaut Alan L. Bean bei der Probennahme auf der Mondoberfläche. Foto: NASA  [Großansicht]

Vor rund zwei Millionen Jahren explodierte in relativer Nähe des Sonnensystems ein Stern als Supernova. Davon zeugen heute noch Spuren eines bestimmten Eisen-Isotops in Meeresablagerungen (astronews.com berichtete). Nun konnten Wissenschaftler der Technischen Universität München gemeinsam mit Kollegen aus den USA auch in Bodenproben des Mondes eine ungewöhnlich hohe Konzentrationen dieses "Supernova-Eisens" nachweisen. Sie nehmen an, dass beide Funde von derselben Sternexplosion stammen.

Ein sterbender Stern beendet, wenn er über eine ausreichend große Masse verfügt, sein Leben mit einer gewaltigen Explosion. Einen großen Teil seiner Materie, vor allem die während der Explosion neu entstandenen chemischen Elemente, schleudert er dabei ins Weltall.

Eine oder mehrere solcher Supernovae müssen sich vor rund zwei Millionen Jahren in der Nähe des Sonnensystems ereignet haben. Darauf deutete bereits auf der Erde die erhöhte Konzentration des Eisen-Isotops ⁶⁰Fe hin, das in einer Tiefseekruste des Pazifischen Ozeans und auch in Meeressedimenten gefunden wurde. Die Indizien sind stark: Das radioaktive ⁶⁰Fe entsteht fast ausschließlich in Sternenexplosionen. Und weil seine Halbwertszeit von 2,62 Millionen Jahren im Vergleich zum Alter unseres Sonnensystems kurz ist, sollte radioaktives ⁶⁰Fe aus der Zeit der Bildung des Sonnensystems auf der Erde längst in stabile Elemente zerfallen und damit nicht mehr vorhanden sein.

Nun erhält diese Supernova-Hypothese, zu der erstmalig im Jahr 1999 von Wissenschaftlern der Technischen Universität München Hinweise in einer Tiefseekruste gefunden wurden, weitere Bestätigung: Münchener Physiker und Kollegen aus den USA konnten auch in Bodenproben des Mondes eine ungewöhnlich hohe Ansammlung von ⁶⁰Fe nachweisen. Die Proben stammen von den Flügen der Apollo-Missionen 12, 15 und 16, die zwischen 1969 und 1972 auf dem Mond gelandet waren und von dort Material zur Erde gebracht hatten.

Allerdings kann ⁶⁰Fe auf dem Mond auch durch das Bombardement mit kosmischen Teilchen entstehen. Diese Teilchen "zerschellen" nämlich nicht wie auf der Erde an den Luftmolekülen der Atmosphäre, sondern prasseln direkt auf die Mondoberfläche und können so zur Spaltung von Elementen führen. "Aber diese Quelle kann nur einen sehr kleinen Anteil des Vorkommens an ⁶⁰Fe erklären“, so Dr. Gunther Korschinek von der Technischen Universität München, der auch Wissenschaftler des Exzellenzclusters Universe ist.

"Wir gehen daher davon aus, dass das ⁶⁰Fe in beiden Funden, Mond und Erde, denselben Ursprung hat: es handelt sich um die Ablagerungen von frisch erzeugtem Sternenmaterial, das in einer oder mehreren Supernovae produziert wurde", sagt Korschinek. Weil der Mond ein besseres kosmisches Archiv als die Erde darstellt, konnten die Wissenschaftler auch erstmals eine Obergrenze für den Fluss an ⁶⁰Fe angeben, der den Mond erreicht haben muss. Daraus können die Forscher unter anderem auf die damalige Entfernung zum Supernova-Ereignis schließen.

"Der gemessene ⁶⁰Fe-Fluss entspricht einer Supernova in einem Abstand von etwa 300 Lichtjahren", sagt Korschinek. "Dieser Wert stimmt gut überein mit einer kürzlich in Nature publizierten theoretischen Abschätzung." Die Proben des Mondes wurden am hochempfindlichen Beschleuniger-Massenspektrometer des Maier-Leibnitz-Laboratoriums in Garching untersucht. Neben den Münchener Physikern waren an der Studie auch Wissenschaftler der Rutgers University und des Planetary Science Institute in Los Alamos in den USA beteiligt.

Die Ergebnisse wurden jetzt in einem Fachartikeln veröffentlicht, der in der Zeitschrift Physical Review Letters erschienen ist.