Posted in: Astronomie, Geologie 19. Oktober 2009 00:01 Weiter lesen →

Gehaltvoller Meteoritenregen

Eingefärbtes 3D-Geländemodell zeigt kreisrunden dunkelgrünen Fleck in grau bis grün eingefärbtem Land, mehrere gewundene Flüsse Ihre Seltenheit und ihre besonderen chemischen Eigenschaften machen Edelmetalle so kostbar. Nur dank eines wahren Meteoritenregens in der Frühzeit der Erde sind sie überhaupt für die Menschheit nutzbar, bestätigen Experimente zweier kanadischer und amerikanischer Forscher. Demnach sind einige Edelmetalle derart „eisenliebend“, dass sie heute nur noch im Kern der Erde vorkommen dürften.

Die rund acht Kilometer große Iturralde-Impaktstruktur in Bolivien dürfte weniger als 30.000 Jahre jung sein. Bild: NASA/JPL

Während und kurz nach ihrer Entstehung sei die Erde vermutlich größtenteils geschmolzen gewesen, erläutert James Brenan von der University of Toronto. Die neuen Resultate belegten, dass Edelmetalle in einer solchen Schmelze sehr rasch aus der mineralischen in die eisenhaltige Fraktion übergingen. „Die Frage ist daher, warum es in der heutigen Erdkruste überhaupt noch nachweisbare oder gar abbauwürdige Vorkommen von Edelmetallen wie Platin und Rhodium gibt.“

In den 70er-Jahren war erstmals postuliert worden, ein regelrechtes Bombardement, bestehend aus kleineren Überbleibseln der Entstehung des Planetensystems, könnte die förmlich ausgelaugte Erdkruste nachträglich wieder mit Edelmetallen angereichert haben. Wie Brenan und sein Kollegen William McDonough von der University of Maryland im Fachblatt „Nature Geoscience“ berichten, bestätigen ihre Experiment diese Ansicht.

Die beiden Forscher suchten, mehr über das Verhalten von Edelmetallen in den Tiefen einer glutflüssigen Erde zu erfahren. Dazu mischten sie Gold, Osmium bzw. Iridium unter Basalt mit einem vorgegebenem Eisengehalt. Die Gemenge setzten sie in einer Hochdruckpresse einem Druck von zwei Gigapascal – entsprechend 20.000 Atmosphären – und Temperaturen von mehr als 2.000 Grad Celsius aus. Nach dem Abkühlen der Proben untersuchten sie, in welchem Maße die Edelmetalle das Eisen gegenüber dem Silikat bevorzugt hatten.

In den letzten Jahren angestellte Versuche hatten vermuten lassen, dass diese Fraktionierung im Falle von Gold, Platin und Palladium nur relativ schwach ausgeprägt ist, sodass möglicherweise kein Bedarf für eine nachträgliche Anreicherung besteht. Im Falle des Golds bestätigen die neuen Messungen Brenans und McDonoughs diese Beobachtung. Für Iridium und Osmium ergaben sie allerdings eine 10.000-mal stärkere Fraktionierung zugunsten des Eisens.

Ohne nachträgliche Anreicherung durch Einschläge dürften diese Metalle in der Erdkruste praktisch nicht mehr nachweisbar sein, folgern Brenan und McDonough. Die beiden Forscher schätzen, dass die Masse des kosmischen Nachschubs etwa 0,5 Prozent der Masse des Erdmantels ausmachte.

„Dieser extraterrestrische Regen könnte noch ein weiteres Rätsel lösen, nämlich das um den Gehalt von Wasserstoff, Kohlenstoff und Phosphor – den Grundzutaten des Lebens – in den irdischen Gesteinen“, so Brenan weiter. „Während der gewaltsamen Jugend der Erde hätten sie ebenfalls verloren gehen sollen.“

Forschung: James M. Brenan, Department of Geology, University of Toronto, Toronto, und William F. McDonough, Department of Geology, University of Maryland, College Park

Veröffentlichung Nature Geoscience, 18. Oktober 2009, DOI 10.1038/NGEO658

WWW:
High Pressure Laboratory, University of Toronto
William McDonough, University of Maryland
Siderophile Elements
Meteorite als Bausteine der Erde (PDF)
Earth’s Late Veneer

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