Verschwundenes Atom lüftet Geheimnisse des Sonnensystems

Hat ein Atom eines chemischen Elementes einen ?berschuss an Protonen oder Neutronen, wird es instabil. Es wird diese zus?tzlichen Teilchen, Gammastrahlung oder andere Zerfallsteilchen absondern, bis der Atomkern stabil ist. Niob-92 (92Nb) ist ein solch instabiles Atom, das Fachleute auch als Radionuklid bezeichnen. Seine Halbwertszeit betr?gt 37 Millionen Jahre, was relativ kurz ist. Aus diesem Grund verschwand 92Nb schon kurz nach der Entstehung unseres Sonnensystems von der Bildfl?che. Heute zeugt nur noch sein stabiler Nachfahre Zirkon-92 (92Zr), dass es 92Nb gegeben hat.

Doch das ausgestorbene Radionuklid k?nnen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach wie vor brauchen: Mit dem sogenannten 92Nb-92Zr-Chronometer lassen sich Ereignisse datieren, die sich im fr¨¹hen Sonnensystem vor rund 4,57 Milliarden Jahren abgespielt haben. Allerdings war dieser Chronometer bisher nicht besonders genau, da es keine pr?zisen Informationen gibt, wie viel 92Nb bei der Geburt des Sonnensystems tats?chlich vorhanden war.

Meteorit als Schl¨¹ssel zu Urzeit

Ein Forschungsteam der ETH Z¨¹rich und des Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) konnten nun das Chronometer deutlich verbessern. Gelungen ist den Forschenden dieses Kunstst¨¹ck ¨¹ber einen Umweg: Sie gewannen zuerst aus einem Meteoriten, der ein Fragment des Asteroiden Vesta ist, seltene Zirkon- und Rutilmineralien. Diese Mineralien eignen sich f¨¹r die 92Nb-Bestimmung am besten, da sie pr?zise Hinweise geben, wie h?ufig 92Nb zum Zeitpunkt der Bildung des Meteoriten vorkam. Anschliessend berechnete das Team mithilfe der Uran-Blei-Datierung, wie h?ufig 92Nb zum Zeitpunkt der Entstehung des Sonnensystems vorgekommen war. Dank der Kombination der beiden Methoden konnten die Forscherinnen die Pr?zision des bisherigen 92Nb-92Zr-Zeitmessers massiv erh?hen.

?Das verbesserte Chronometer wird zu einem m?chtigen Werkzeug, mit dem wir die Bildung und Entwicklung von Asteroiden und Planeten in den ersten zehn Millionen Jahren nach der Entstehung des Sonnensystems genauer datieren k?nnen?, sagt Maria Sch?nb?chler, Professorin am Institut f¨¹r Geochemie und Petrologie der ETH Z¨¹rich, die die Studie geleitet hat.

Supernovae setzten Niob-92 frei

Nun, da die Forschenden besser wissen, wie h?ufig 92Nb ganz am Anfang unseres Sonnensystems war, k?nnen sie auch st?rker eingrenzen, wo diese Atome gebildet wurden und woher das Material stammt, aus dem unsere Sonne und die Planeten bestehen.

So deutet vieles darauf hin, dass das innere Sonnensystem mit den Gesteinsplaneten Erde und Mars von Material beeinflusst wird, das in unserer Milchstrassengalaxie durch Supernovae vom Typ Ia ausgeworfen wird. Bei solchen Sternenexplosionen interagieren zwei sich umkreisende Sterne, ehe es zu einer Explosion kommt, bei der sie Sternenmaterial freisetzen. Das ?ussere Sonnensystem hingegen wurde haupts?chlich durch eine sogenannte Kernkollaps-Supernova gespeist. Dabei muss ein massereicher Stern in sich selbst kollabiert und dann heftig explodiert sein. Diese Explosion fand wahrscheinlich in der gleichen Sternen-Kinderstube statt, in der auch unsere Sonne entstand.