Kosmisch stof gevonden in Antarctische sneeuw is waarschijnlijk miljoenen jaren geleden geboren in een verre supernova. De interstellaire reis van het stof bracht het materiaal uiteindelijk naar de aarde, waar wetenschappers de oude korrels ontdekten.
Dit stof viel op omdat het een ijzerisotoop bevat, ijzer-60 genaamd, dat gewoonlijk wordt vrijgegeven door supernova's, maar zeer zeldzaam is op aarde. (Isotopen zijn versies van elementen die verschillen in het aantal neutronen in hun atomen.)
Op zoek naar ongrijpbaar ruimtestof analyseerden wetenschappers meer dan 1100 lbs. (500 kilogram) oppervlaktesneeuw die ze hebben verzameld uit een hooggelegen gebied van Antarctica nabij het Duitse Kohnen Station. Op die locatie zou de sneeuw grotendeels vrij zijn van verontreiniging door terrestrisch stof, rapporteerden de onderzoekers in een nieuwe studie.
De onderzoekers stuurden de nog steeds bevroren sneeuw vervolgens naar een laboratorium in München, waar het werd gesmolten en gefilterd om stofdeeltjes te isoleren die sporen van materiaal uit de ruimte konden bevatten. Toen de wetenschappers het verbrande stof onderzochten met behulp van een gasmassaspectrometer, ontdekten ze de zeldzame ijzer-60-isotoop - een overblijfsel van een oude supernova.
De ruimte is een stoffige plek, rijk aan deeltjes die worden verdreven door supernova's en afgeschoten van planeten, asteroïden en kometen. Ons zonnestelsel passeert momenteel een grote wolk van ruimtestof dat bekend staat als de lokale interstellaire wolk (LIC), en korrels van deze wolk die op aarde wordt gevonden, zouden veel kunnen onthullen over hoe onze zon en zijn planeten omgaan met kosmisch stof.
Om erachter te komen of het ruimtestof afkomstig was van een verre supernova, moesten de wetenschappers eerst uitsluiten of het afkomstig was van ons zonnestelsel. Door planeten en andere lichamen bestraald stof kan ijzer-60 vasthouden, maar blootstelling aan kosmische straling creëert ook een ander isotoop: mangaan-53. De onderzoekers vergeleken de verhoudingen van ijzer-60 en mangaan-53 in de Antarctische korrels, en ontdekten dat de hoeveelheid mangaan veel lager was dan wanneer het stof lokaal was geweest.
Hoe wisten de wetenschappers dat de ijzer-60 in de Antarctische sneeuw niet op aarde was ontstaan? Er was tijdens onze kindertijd misschien wel ijzer-60 op onze planeet, maar al deze zeldzame isotopen zijn al lang op aarde vervallen, schreven de onderzoekers in de studie. Nucleaire bomtesten hadden ijzer-60 over de hele planeet kunnen creëren en verspreiden, maar berekeningen toonden aan dat de hoeveelheid isotoop die door dergelijke tests werd geproduceerd veel lager zou zijn dan de hoeveelheid ijzer-60 die in de sneeuw van Antarctica wordt aangetroffen.
Iron-60 wordt ook geproduceerd in kernreactoren; de hoeveelheid isotoop die reactoren genereren is echter "onbeduidend" en blijft beperkt tot de reactoren waar het wordt gemaakt, aldus de wetenschappers. Tot op heden hebben zelfs ernstige nucleaire ongevallen, zoals de ramp met de kerncentrale van Fukushima Daiichi in 2011, ijzer-60 niet in meetbare hoeveelheden in het milieu geïntroduceerd, aldus de studie.
Eerder werd ijzer-60 op aarde alleen gevonden in oude diepzeeafzettingen of in rotsen die in de ruimte zijn ontstaan, 'zoals meteorieten of op de maan', rapporteerden de wetenschappers online op 12 augustus in het tijdschrift Physical Review Letters.
"Door terrestrische en kosmogene bronnen uit te sluiten, concluderen we dat we voor het eerst recent ijzer-60 met interstellaire oorsprong op Antarctica hebben gevonden", schreven de onderzoekers.
