Kosmische Explosion ließ Plutonium auf die Erde regnen

Wo kommen die schwersten Elemente im Universum her? Diese Frage beschäftigt Astrophysiker seit Langem. Elemente wie Plutonium oder Curium entstehen nicht in gewöhnlichen Sternen – dafür braucht es extreme Bedingungen. Der sogenannte r-Prozess, bei dem Atomkerne mit Neutronen überflutet werden, findet unter anderem bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne statt. Doch ob das allein ausreicht, um die beobachteten Mengen zu erklären, war bisher unklar.

Ein internationales Forschungsteam um Dominik Koll von der Australian National University hat nun neue Hinweise gefunden. Die Wissenschaftler untersuchten eine Eisen-Mangan-Kruste aus dem Zentralpazifik, die sich über die letzten zehn Millionen Jahre gebildet hat. Solche Tiefsee-Krusten sammeln wie ein Archiv kosmischen Staub, der auf die Erde regnet. Die Forscher konzentrierten sich auf drei Elemente: Eisen-60, das bei Supernovae entsteht, sowie Plutonium-244 und Curium-247, die nur im r-Prozess gebildet werden.

Die Ergebnisse sind überraschend: Während Eisen-60 in zwei Schichten gehäuft auftritt – eine davon stammt von einer Supernova vor zwei bis drei Millionen Jahren – ist Plutonium-244 gleichmäßig in der Kruste verteilt. Das bedeutet, dass Supernovae kaum schwere Elemente wie Plutonium produzieren. Stattdessen muss ein anderes Ereignis vor sehr langer Zeit die Umgebung der Sonne mit Transuranen angereichert haben.

Anhand der Halbwertszeit von Plutonium-244 – rund 81 Millionen Jahre – berechneten die Forscher, dass die Explosion innerhalb der letzten Milliarde Jahre stattfand. Da Curium-247 mit seiner kurzen Halbwertszeit von nur 16 Millionen Jahren nicht mehr nachweisbar war, muss das Ereignis mehr als 100 Millionen Jahre zurückliegen. Die plausibelste Erklärung: Zwei Neutronensterne sind in der Nähe unseres Sonnensystems verschmolzen und haben dabei schwere Elemente ins All geschleudert.

Die Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature Astronomy, liefert nicht nur Hinweise auf die Herkunft der Elemente, sondern auch auf die Geschichte unseres kosmischen Umfelds. Jedes Plutonium-Atom auf der Erde – ob in der Tiefsee oder im Labor – erzählt die Geschichte einer gewaltigen Explosion, die vor langer Zeit stattfand. Für die Forschung ist das ein wichtiger Schritt, um die Entstehung der Materie zu verstehen, aus der wir selbst bestehen.