Sternenstaub im ewigen Eis: Antarktisproben deuten auf Spuren uralter Supernovae hin

Unser Sonnensystem reist derzeit durch die Lokale Interstellare Wolke – eine gigantische, extrem dünne Ansammlung aus Gas und Staub zwischen den Sternen. Genau diese Wolke hinterlässt offenbar messbare Spuren auf der Erde. Eine neue Studie deutet nun darauf hin, dass die Wolke aus früheren Sternexplosionen hervorgeht.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat nun bestätigt, dass das im antarktischen Eis gefundene radioaktive Isotop Eisen-60 von der Erde bei ihrer Wanderung durch die Lokale Interstellare Wolke aufgesammelt wird. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Physical Review Letters veröffentlicht.

Radioaktive Spuren aus dem All

Eisen-60 ist in der Astrophysik ein eindeutiges Zeichen gewaltiger kosmischer Explosionen. Das Isotop entsteht im Inneren massereicher Sterne und wird erst bei deren Kollaps ins Weltall geschleudert. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Erde in den letzten Millionen Jahren nur zweimal direkt von Eisen-60-Atomen aus Supernovae getroffen wurde.

Rätselhaft blieb jedoch, warum Eisen-60 auch im vergleichsweise jungen antarktischen Oberflächenschnee der letzten zwanzig Jahre auftaucht. Nahegelegene Supernovae hat es in jüngerer Zeit nicht gegeben. Eine plausible Quelle für das Material fehlte damit.

„Unsere Idee war, dass die Lokale Interstellare Wolke Eisen-60 enthält und über längere Zeiträume bis heute speichern kann“, erklärt Dominik Koll vom HZDR-Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung. „Während das Sonnensystem die Wolke durchquert, könnte die Erde dieses Material aufnehmen.“ Belegen ließ sich das damals jedoch nicht.

Für die aktuelle Studie untersuchte das Team Eisproben aus der Antarktis, die zwischen 40.000 und 80.000 Jahre alt sind. Das Material stammte aus dem europäischen Eisbohrprojekt EPICA und wurde vom Alfred-Wegener-Institut bereitgestellt.

Die Forschenden analysierten rund 300 Kilogramm Eis. Nach dem Schmelzen und einer aufwendigen chemischen Aufbereitung blieben lediglich wenige Hundert Milligramm Staub zurück. Daraus wurden Schritt für Schritt die winzigen Mengen Eisen-60 isoliert.

Besonders aufschlussreich war der zeitliche Verlauf der Funde. Vor etwa 80.000 bis 40.000 Jahren erreichte deutlich weniger Eisen-60 die Erde als heute. Erst später nahm der Eintrag zu. „Das deutet darauf hin, dass wir uns zuvor in einem Medium mit weniger Eisen-60 befanden oder dass die Wolke selbst starke Dichteunterschiede aufweist“, erläutert Koll.

Wolke mit explosiver Vergangenheit

Die Messungen sprechen demnach dafür, dass die Lokale Interstellare Wolke die Quelle des radioaktiven Materials ist. Alternative Erklärungen – etwa langsam abklingende Reste uralter Supernovae – konnten ausgeschlossen werden. Die Forschenden denken, dass die Wolke selbst einem gewaltigen Supernova-Überrest angehören könnte.

Das würde erklären, weshalb das Sonnensystem, wenn es die Region durchquert, unterschiedlich stark mit Eisen-60 belastet wird. „Das bedeutet, dass die Wolken um das Sonnensystem herum mit einer Sternexplosion zusammenhängen“, sagt Koll. Und das gebe den Forschenden das erste Mal die Möglichkeit, dem Ursprung dieser Wolken auf den Grund zu gehen.

Die Suche nach der Nadel im Heuhaufen

Der eigentliche Nachweis der Atome gelang schließlich an der Australian National University, wo derzeit die einzige Einrichtung weltweit steht, die solch winzige Mengen Eisen-60 messen kann. Magnetische und elektrische Filter trennten Milliarden unerwünschter Teilchen aus den Proben heraus, bis am Ende nur noch wenige Eisen-60-Atome übrigblieben.

Die Forschenden planen bereits die nächsten Untersuchungen. Künftig sollen noch ältere Eisbohrkerne analysiert werden – aus einer Zeit, bevor das Sonnensystem überhaupt in die Lokale Interstellare Wolke eingetreten ist.

Quellenhinweis:

Koll, D., Rolofs, A., Adolphi, F., Fichter, S., Hoerhold, M., Lachner, J., Pavetich, S., Rugel, G., Tims, S., Wilhelms, F., Zwickel, S., & Wallner, A. (2026): Local Interstellar Cloud Structure Imprinted in Antarctic Ice by Supernova 60Fe. Physical Review Letters.