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Samstag, 10.12.2016
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Supernova-Spur in fossilen Mikroben nachgewiesen

2,2 Millionen Jahre alte bakterielle Magnetit-Kristalle enthalten Eisen-Isotop aus Sternenexplosion

In Überresten fossiler Bakterien haben Forscher Spuren einer urzeitlichen Supernova entdeckt. Die von diesen Mikroben gebildeten eisenhaltigen Kristalle enthielten ein radioaktives Eisenisotop, das nur in solchen Sternenexplosionen gebildet wird. Der Fund sei die erste nachgewiesene biologische Signatur einer Supernova auf unserer Erde, berichten die Wissenschaftler. Die Altersbestimmung ergab, dass diese Supernova vor etwa 2,2 Millionen Jahren stattgefunden haben muss, also in etwa um die Zeit, als sich der moderne Mensch entwickelt hat.
Überreste einer Supernova im Sternbild Cassiopeia - sie ereignete sich 11.000 Lichtjahre entfernt

Überreste einer Supernova im Sternbild Cassiopeia - sie ereignete sich 11.000 Lichtjahre entfernt

Der größte Teil der chemischen Elemente in der Natur hat ihren Ursprung im Kosmos: im Kernkollaps von Supernovae. Dabei schleudern die Sterne am Ende ihres Lebenszyklus in einer gigantischen Explosion einen Großteil ihrer Materie ins Weltall. Nach gängiger Theorie waren es einst diese explodierenden Sterne, die die ersten schwereren Elemente im Universum überhaupt erst entstehen ließen und verteilten. Eines der in Supernova gebildeten Elemente ist das radioaktive Eisenisotop Fe-60. Da diese seltene Atomvariante des Eisens eine Halbwertszeit von 2,62 Millionen Jahren besitzt, bleibt sie nicht lange erhalten.

Eisen-60 verrät Sternexplosion in kosmischer Nachbarschaft


Findet man Spuren dieses Eisen-Isotops auf der Erde, ist dies daher ein Hinweis darauf, dass sich vor nicht allzu langer Zeit - nach astronomischem Maßstab - eine Supernova direkt in der kosmischen Nachbarschaft der Erde ereignet haben muss. Tatsächlich entdeckten Wissenschaftler im Jahre 2004 in Proben einer Tiefsee-Mangankruste radioaktive Eisen-60-Atome. Diese mussten bei einer vor knapp drei Millionen Jahren stattgefundenen Supernova erzeugt und schließlich auf der Erde abgelagert worden sein.

Sollte das aber der Fall sein, müssten sich Spuren dieses Eisens auch in Mikroorganismen finden, die zu jener Zeit im Meeresboden lebten und Eisen in ihre Gewebe einbauten. Um das zu prüfen, untersuchten Shawn Bishop von der Technischen Universität München (TUM) und seine Kollegen 1,7 Millionen bis 3,3 Millionen Jahre alte Teile eines Tiefseebohrkerns aus dem Pazifischen Ozean. Sie entnahmen Proben in einem Abstand von 100.000 Jahren und lösten aus diesen chemisch die fossilen Bakterienreste heraus und damit auch das möglicherweise enthaltene Supernova-Eisen.


Fund in 2,2 Millionen Jahre alten Magnetit-Kristallen


Unter den fossilen Bakterienarten gibt es auch eine, die winzige, eisenhaltige Magnetit-Kristalle (Fe3O4) in ihren Zellen herstellt. Diese nur rund 80 Nanometer kleinen Körnchen dienen der Mikrobe als eine Art eingebauter Kompass und helfen ihr bei der Orientierung am Erdmagnetfeld. Als die Forscher ihre Sedimentbohrkerne mit Hilfe eines hochempfindlichen Beschleuniger-Massenspektrometers untersuchten, fanden sie in Magnetit-Kristallen aus der Zeit vor 2,2 Millionen Jahre tatsächlich das Eisen-Isotop Fe-60.

"Es liegt nahe, dass es sich dabei um die Überreste von Magnetit-Ketten handelt, die von Bakterien auf dem Meeresboden gebildet wurden, als ein Supernova-Regen auf sie niederging", sagt Bishop. Demnach muss die Erde vor rund 2,2 Millionen Jahren zumindest einige Teilchen einer benachbarten Supernova abbekommen haben. Um die vorläufigen Ergebnisse zu bestätigen, bereiten er und sein Team nun die Analyse eines zweiten Bohrkerns vor, der mehr als die zehnfache Menge an Magnetofossilen enthält als der erste Bohrkern. Dabei wollen sie das Fe-60-Signal auch im Zeitverlauf noch genauer analysieren.
(Technische Universität München, 10.05.2013 - NPO)
 
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