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Sternengeschichten Folge 607: Die mysteriösen Miyake-Ereignisse

Im Jahr 775 stirbt der byzantinische Kaiser Konstantin V. Die Stadt Gotha in Thüringen wird in diesem Jahr das erste Mal in einer Urkunde erwähnt. Karl der Große beschließt einen Feldzug gegen die Sachsen. In der Schlacht von Bagrevand kämpft Armenien gegen das Abbasiden-Kalifat und verliert. Und vermutlich war im Jahr 775 noch jeden Menge mehr los auf der Welt. Was damals vermutlich die wenigsten mitbekommen haben dürften, war ein Ereignis, dem die japanische Doktorandin Fusa Miyake erst im Jahr 2012 auf die Spur gekommen ist. Die Physikerin hat sich damals mit kosmischer Strahlung beschäftigt. Darüber habe ich ja schon ausführlich in den Folgen 317 und 318 der Sternengeschichten gesprochen, aber ich fasse es noch mal kurz zusammen. Aus dem Weltall trifft nicht nur das Licht der Sonne und der anderen Sterne auf die Erde. Sondern auch eine Teilchenstrahlung. Oder anders gesagt: Die Erde wird von Protonen und Elektronen bombardiert (und ein paar andere Teilchen sind ab und zu auch noch dabei). Die meisten dieser Teilchen stammen von der Sonne. In den äußeren Schichten ihrer Atmosphäre ist es so heiß, dass die Atome quasi auseinander fallen, die Elektronen der Atomhülle lösen sich von den Protonen des Atomkerns und die einzelnen Teilchen können durch diverse Prozesse so schnell werden, dass sie von der Sonne weg in Richtung All und unter Umständen auch in Richtung Erde sausen. Die anderen Sterne im Weltraum machen das auch, und auch von ihnen kriegen wir ein bisschen was ab. Und dann gibt es noch diverse andere Prozesse, die Teilchen durch die Gegend schleudern, zum Beispiel Supernova-Explosionen oder schwarze Löcher, die Material in ihrer Umgebung extram stark beschleunigen. Kurz gesagt: Überall im Weltall sausen hochenergetische Teilchen durch die Gegend und das nennt man die "kosmische Strahlung".

Hier unten auf der Erde kriegen wir davon - zum Glück - wenig mit. Es wäre unangenehm und ungesund für uns Menschen - und auch die restlichen Lebewesen - wenn wir dieser Strahlung ungeschützt ausgesetzt wären. Sind wir aber nicht; das Magnetfeld der Erde und auch unsere Atmosphäre schützen uns davor. Was natürlich sehr gut ist, aber eher schlecht, wenn man diese Art der Strahlung erforschen will. Das muss man vom Weltall aus machen. Oder man probiert es indirekt und das hat Fusa Miyake damals gemacht. Wenn die kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft, dann passiert natürlich etwas. Ich lasse die Details jetzt aus, auch die habe ich früher schon in anderen Folgen erklärt, aber im Wesentlichen passiert dann das gleiche, was wir in unseren Teilchenbeschleunigern mit großer Mühe künstlich herbei führen. Teilchen prallen mit enormer Energie aufeinander - in dem Fall eben die Teilchen der kosmischen Strahlung auf die Atome und Moleküle der Luft - und lösen Kernreaktionen aus. Ein Resultat dieser Vorgänge ist C14. Oder, etwas genauer gesagt, ein spezielles Isotop des Kohlenstoffs. Normaler Kohlenstoff hat im Atomkern sechs Protonen und sechs Neutronen. Es gibt aber auch Kohlenstoffatomkerne, die aus sechs Protonen und acht Neutronen bestehen, also insgesamt 14 Kernbauteilchen und deswegen nennt man ihn Kohlenstoff-14 oder kurz: C14. Im Gegensatz zum normalen Kohlenstoff ist C14 aber nicht stabil; dieser Atomkern ist radioaktiv und zerfällt im Laufe der Zeit. Aber glücklicherweise nicht wahnsinnig schnell, was bedeutet, dass wir C14 nachweisen können.

Fusa Miyake hat sich nun zwei japanische Zedern angesehen. Diese Bäume können erstens sehr alt werden und bestehen zweitens, wie alle anderen Bäume und alle anderen Lebewesen generell, zu einem relevanten Teil aus Kohlenstoff. Außerdem haben Bäume Jahresringe. Man kann, und Miyake hat genau das getan, nun - vereinfacht gesagt - aus jedem Jahresring ein bisschen Kohlenstoff rausholen, messen wie viel davon C14 ist und bekommt dann für jedes Jahr ei