Zusammenfassung:
Ein internationales Forschungsteam hat kürzlich einen wichtigen Hinweis auf die kosmische Reise des Sonnensystems in den letzten 80.000 Jahren entdeckt, indem es Spuren radioaktiver Elemente im alten antarktischen Eis analysierte. Forscher glauben, dass dieser tief im Eis vergrabene „Sternenstaub“ beweist, dass die Erde seit langem Materialien aus dem interstellaren Raum erhalten hat, und diese Materialien könnten Wissenschaftlern dabei helfen, das Geheimnis der Entstehungsgeschichte der interstellaren Umgebung rund um das Sonnensystem aufzudecken.
Im Mittelpunkt der Forschung steht ein seltenes radioaktives Isotop namens Eisen-60. Eisen-60 wird in der natürlichen Umwelt der Erde nicht in großen Mengen produziert. Es entsteht normalerweise im Inneren massereicher Sterne und wird in den Weltraum geschleudert, wenn der Stern als Supernova explodiert. Daher gilt Eisen-60 seit langem als wichtiger „kosmischer Fingerabdruck“ für die Untersuchung des Sternentodes und der Supernova-Aktivität.
Das wissenschaftliche Forschungsteam hat bereits in neueren antarktischen Schneeproben Spuren von Eisen-60 gefunden, die Quelle war jedoch stets umstritten. Um weiter nach Antworten zu suchen, entnahmen die Forscher Eiskernproben aus der Antarktis, die zwischen 40.000 und 80.000 Jahre alt waren, und extrahierten und analysierten Spurenelemente. Die Ergebnisse zeigen, dass Eisen-60 auch in diesen alten Eisschichten vorhanden ist und sein Verteilungsmuster deutliche Veränderungen zeigt.
Durch den Vergleich mit Daten aus aktuellen Schneeproben aus der Antarktis und Tiefseesedimenten ist es Wissenschaftlern gelungen, die ungefähre Flugbahn von Eisen-60 zu rekonstruieren, die in den letzten 80.000 Jahren auf der Erde ankam. Die Daten zeigen, dass der Zufluss von Eisen-60 nicht konstant ist, sondern Phasen wie Tiefststände, Spitzen und allmähliche Rückgänge durchlaufen hat.
Forscher glauben, dass diese Veränderung am besten mit einer Erklärung übereinstimmt: Das Sonnensystem durchquert eine interstellare Region, die „lokale interstellare Wolke“ genannt wird, und Eisen-60 ist der Überrest alter Supernovae, die in dieser Wolke gespeichert sind. Während sich das Sonnensystem durch die Milchstraße bewegt und in diese interstellare Wolke eintritt, empfängt die Erde weiterhin die darin enthaltenen Eisen-60-Partikel.
Die lokale interstellare Wolke ist eine extrem dünne Struktur aus Gas und Staub, die das Sonnensystem umgibt und Teil einer größeren interstellaren Wolkengruppe in der Nähe der Sonne ist. Astronomen gehen derzeit davon aus, dass sich das Sonnensystem in dieser Wolke befindet. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass diese Wolken wahrscheinlich eng mit antiken Supernova-Explosionen zusammenhängen, und Eisen-60 ist der Beweis, der aus dieser Geschichte übrig geblieben ist.
Um diese Studie abzuschließen, verarbeiteten Wissenschaftler Hunderte Kilogramm Eiskernproben und verwendeten hochempfindliche Massenspektrometer, um nach extrem seltenen Eisen-60-Atomen zu suchen. Gleichzeitig entdeckten sie auch andere Isotope wie Mangan-53, in der Hoffnung, verschiedene Quellen aus dem inneren und äußeren Sonnensystem zu unterscheiden.
Die Analyse ergab, dass die tatsächlich beobachtete Menge an Eisen-60 nicht allein durch Eisen-60 erklärt werden kann, das durch kosmische Strahlung entsteht, die auf Staub im Sonnensystem trifft. Das Forschungsteam geht daher davon aus, dass die vernünftigste Quelle des Überschusses Staub im interstellaren Raum ist, und lokale interstellare Wolken sind die Erklärung, die derzeit am besten mit den Beweisen übereinstimmt.
Wissenschaftler sagen, dass die Entdeckung nicht nur dazu beiträgt, den Zusammenhang zwischen dem Sonnensystem und lokalen interstellaren Wolken zu bestätigen, sondern auch neue Werkzeuge für die Untersuchung der Ursprünge der interstellaren Wolken selbst liefert. In der Vergangenheit verließen sich die Menschen hauptsächlich auf Teleskope, um entfernte Himmelsobjekte zu beobachten und die Geschichte des Universums zu studieren. Jetzt haben winzige, im Eis der Erde vergrabene Atome begonnen, die Geschichte der Vergangenheit der Milchstraße zu erzählen.
Die Forscher wiesen darauf hin, dass Menschen voraussichtlich die historische Flugbahn des Sonnensystems durch verschiedene Regionen der Milchstraße weiter rekonstruieren und eine Reihe alter Supernova-Ereignisse verfolgen können, wenn in Zukunft Daten mit längerer Zeitskala und höherer Präzision gewonnen werden können.
Für die astronomische Gemeinschaft sind diese im antarktischen Eis eingefrorenen interstellaren Staub nicht nur Relikte vom Tod entfernter Sterne, sondern eher wie ein kosmischer Brief, der Zehntausende von Jahren umspannt und die lange und kontinuierliche Reise des Sonnensystems in der Milchstraße aufzeichnet.
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