Search for Supernova 60Fe in the Fossil Record

• Applicant: Professor Dr. Shawn Bishop (†)
• Subject Area: Mineralogy, Petrology and Geochemistry ; Astrophysics and Astronomy
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 195275054

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Im Rahmen des Projekts wurde eine Suche nach der Signatur von interstellarem 60Fe in Magnetofossilien in Ozeansediment durchgeführt. Als Probenmaterial wurde Sediment von zwei Bohrkernen im östlichen, äquatorialen Pazifik verwendet (ODP leg 138, sites 848 und 851). Als Vorarbeit zum Projekt wurden magnetische Messungen durchgeführt, in denen ein Hinweis auf eine höhe Konzentration von Magnetofossilien in beiden Sedimentkernen gefunden wurde. Um gezielt das 60Fe aus dem Sediment extrahieren zu können wurde die CBD-Methode verwendet. Diese milde Leaching Technik wurde so abgestimmt, dass sie hauptsächlich feinkörnige Eisenoxide auflöst. Der Effekt der CBD Methode auf das Sediment wurde durch neuartige magnetische Messungen untersucht. Es wurde bestätigt, dass die Magnetofossilien vollständig aufgelöst werden konnten, und dass die CBD Methode hervorragend für Präparation von 60Fe haltigen Proben geeignet ist, da sie die Verdünnung durch stabiles Fe minimiert. Insgesamt wurden 109 Proben hergestellt (jeweils ca. 5 mg Fe2 O3 ). Die Konzentration von 60Fe/Fe wurde mittels AMS am Aufbau GAMS des MLL in Garching bestimmt. Wir in der Lage den Untergrund von stabilem 60 Fe komplett zu unterdrücken und eine weltweit einzigartige Empfindlichkeit von 60 Fe/Fe ≈ (2 − 3) × 10^−17 zu erreichen. Die AMS Proben wurden über einen Zeitraum von 3 Jahren in 10 Strahlzeiten gemessen. Ein Tiefenprofil von 60Fe/Fe, welches mit AMS bestimmt wurde konnte dank exzellenter bio- und magneto-stratigraphischer Aufzeichnungen in ein Zeitprofil umgewandelt werden. Dieses zeigt eine hochsignifikante Erhöhung der Konzentration von 60 Fe/Fe in einem Zeitbereich (1.7 − 2.7) Ma. In diesem Bereich wurden Konzentrationen im Bereich 60Fe/Fe ≈ (2 − 6) × 10^−16 gemessen. Dies hebt erneut die einzigartige Empfindlichkeit des Aufbaus hervor. Da das 60Fe Signal nicht kompatibel mit kosmogenem Eintrag oder anthropogener Kontamination ist, wird die Beobachtung dem Eintrag von 60Fe aus dem interstellaren Raum zugeschrieben. Dieses wurde höchstwahrscheinlich von einer oder mehrerer SNe in das ISM ausgeworfen.

Publications

• Discovery prospects for a supernova signature of biogenic origin, Icarus 212, 960-962 (2011)
  Bishop, S. and Egli, R.
  
• Characterization of primary and secondary magnetite in marine sediment by combining chemical and magnetic unmixing techniques , Global and Planetary Change 110, 321–339 (2013)
  Ludwig, P., Egli, R., Bishop, S., Chernenko, V., Frederichs, T., Rugel, G., Merchel, S.
  
• Search for 60Fe of Supernova Origin in Earth’s Microfossil Record. Fakultät für Physik, Technische Universität München (2015), 175 S.
  Ludwig, P.