Astrophysik : Mikroben könnten Spuren einer Sternexplosion in sich tragen

Der Teilchenstrom eines sterbenden Sterns könnte vor 2,2 Millionen Jahren die Erde getroffen haben. Forscher haben erste Indizien für die Kollision in Bakterien entdeckt.
Überreste einer Supernova im Sternbild Cassiopeia in rund 11.000 Lichtjahren Entfernung © Nasa/JPL-Caltech/Steward/Krause et al.

Vor 2,2 Millionen Jahren, als die ersten Frühmenschen im heutigen Afrika lebten, explodierte nahe der Erde ein Stern – so lautet jedenfalls eine Theorie. Die gigantische Druckwelle soll einen Strom aus Milliarden von Teilchen auf unseren Planeten geschleudert haben. Der Astrophysiker Shawn Bishop und seine Kollegen könnten die ersten sein, die belegen, dass eine solche Supernova einst in unserer kosmischen Nachbarschaft aufleuchtete. In den versteinerten Relikten Eisen liebender Bakterien könnten sie auf die Rückstände der Sternenexplosion gestoßen sein.  

"Es gibt da etwas, das ist ganz offensichtlich", sagt Bishop, der an der Technischen Universität München lehrt. In den Mikroben fanden die Forscher das radioaktive Eisenisotop Fe-60. Solch seltene Atomkerne entstehen fast ausschließlich, wenn ein Stern das Ende seiner Lebenszeit erreicht hat und birst. Normalerweise sollte Fe-60 auf der Erde nicht mehr existieren. Es müsste längst zerfallen sein. Die Halbwertszeit von 2,62 Millionen Jahren ist zu kurz, um von den Ursprüngen unseres mehr als vier Milliarden Jahre alten Sonnensystems zu stammen. Das raufte sich wohl einst durch die Druckwelle einer Supernova aus Gas und Staub zusammen.

Irdische Spuren einer Supernova wären eine Sensation. Bis heute ist nicht geklärt, ob kosmische Katastrophen die Evolution von Lebewesen beeinflusst haben. Gamma-, Röntgen- und kosmische Strahlen einer Sternenstaub-Druckwelle dürften der Ozonschicht arg zugesetzt haben. Dadurch gelangt UV-Licht ungehindert auf die Erde, Kleinstorganismen können bis ins Erbgut direkt Schaden nehmen.

Die fossilen Bakterien mit dem Supernova-Eisen stammen aus Bohrkernen, die Wissenschaftler vom Grund des Pazifiks aus einer Tiefe von fast 4.000 Metern gehoben hatten. Bereits 2004 entdeckten Kollegen von Bishop in eben diesen Sedimenten Fe-60-Atome. Allerdings nicht in Mikroben und in so geringer Menge, dass ein Nachweis kaum zu belegen war.

Wahrscheinlichkeit von 95 Prozent

Das brachte Bishop auf die Idee, in den Bohrkernen nach den Überresten magnetotaktischer Bakterien zu fahnden. Die Eisen liebenden Organismen leben am Meeresgrund und stellen in ihren Zellen Kristalle aus Magnetit her, eine Verbindung aus Eisen und Sauerstoff (Fe3O4). Das Eisen, das die Mikroben verarbeiten, gelangt über den Staub der Atmosphäre in die Ozeane. Die Bakterien reichern es an, um sich damit am Erdmagnetfeld auszurichten. Wenn also Überreste einer Supernova auf Erden zu finden sind, dann in den versteinerten Mikroben in Form von Fe-60.

Tatsächlich könnten die chemischen Analysen eines Tiefseebohrkerns die These Bishops bestätigt haben. Dies zeigen erste Ergebnisse, die die Forscher mithilfe eines Beschleuniger-Spektrometers erzielten, nachdem sie die Magnetitkristalle aus den Bakterien lösten. "Mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit von 95 Prozent konnten wir Fe-60 nachweisen", sagt Bishop. "Als risikofreudiger Mensch würde ich sagen, da ist was."

Anzeige

Stellenangebote in Wissenschaft & Lehre

Entdecken Sie Jobs mit Perspektive im ZEIT Stellenmarkt.

Job finden

Kommentare

7 Kommentare Kommentieren

Frühmenschen?

Wer hat das denn festgestellt, dass es "Frühmenschen" schon vor 2,2 Millionen Jahren gab? Erdnahe Supernovae werden sicher immer auch irgendwie die Evolution beeinflussen. Jetzt aber schon in wunschdenkender Weise davon auszugehen, dass der moderne Mensch auf diese Weise entstanden und sich von der Entwicklung der Tiere losgelöst hat, ist "Spökenkiekerei"!

Milliarden von Teilchen

Die Supernova vor 2,2 Mio Jahren schleuderte Achthunderzwanzigtausend Eisenteilchen mit je 26 Protonen und 34 Neutronen (60Fe) auf die Erde. Pro Quadratzentimeter Erdoberfläche, welche (abgerundet) 500 Mio Quadratkilometer groß ist. Das entspricht 4,1 mal 10 exp25 Teilchen oder etwa 68 Mol (= 41 Milliarden mal Milliarden mal Millionen Teilchen). Im Vergleich zum irdischen Eisen ist das nicht viel, dennoch überrascht mich, dass die ausgefuchste Technik der Beschleunigermassenspektrometrie (AMS) nur Wahrscheinlichkeiten für das Vorhandensein von 60Fe angibt. Ich dachte, das sei eine Ja-oder-Nein-Frage.

Zahlen nach J. Feige et al.,The Search for Supernova-produced Radionuclides in Terrestrial Deep-sea Archives, PASA 2012, 29(2), 1-6 (http://arxiv.org/pdf/1204...)

Klar, schon bei der Entstehung des Planetensystems nachgewiesen

..aber es lohnt sich, den Satz zu Ende zu lesen. aus dessen erster Hälfte Ihre Überschrift stammt. ;-)

Spannend wird es dann aber drei Zeilen weiter:

"Heute ist das ursprünglich vorhanden gewesene 60Fe in 60Ni zerfallen." https://de.wikipedia.org/...

und zwar, wenn ich das richtig verstehe, im ganzen Planetensystem, nicht nur auf der Erde. (Selbst das 60Fe in Meteroiten konnte man nur durch Rückschlüsse aus der 60Ni-Konzentration feststellen.)

Das liefert aber meiner Meinung nach den wirklichen Knackpunkt an der Sache:

Paul von Arnheim fragt oben zurecht, warum beim Nachweis eines Isotops überhaupt Wahrscheinlichkeiten eine Rolle spielen. Könnte es sein, daß in den Bakterien gar kein 60Fe gefunden würde, sondern nur 60Ni und man dann die Wahrscheinlichkeit ausrechnet, daß etwas davon aus dem Zerfall von 60Fe stammt ?

Im Prinzip braucht man, wo diese Frage nun im Raum steht, den Artikel nochmal lesen, z.B. den Satz:

"H i n w e i s e auf Fe-60 entdeckten sie ausschließlich in den 2,2 Millionen Jahre alten Proben"

Also wortwörtlich: Die Forscher entdeckten 'Hinweise auf 60Fe' und nicht '60Fe', ansonsten würden es so da stehen. Soweit so gut.
An dieser Stelle hätte ich die Forscher wahrscheinlich gefragt:

"Also, moment mal, selbst wenn sie 100% hätten statt der 95%, wäre lediglich gezeigt, daß da i r g e n d w a n n mal 60Fe war, aber was hat das dann mit einer Supernova zu tun ?"