Posted in: Chemie, Geologie 6. Dezember 2011 14:02 Weiter lesen →

Planeten aus Diamant

EM-Aufnahme zeigt dunkle Körnchen in hellgrauer Matrix Manche Sterne werden vielleicht von diamantenen Planeten umkreist. Diese Möglichkeit eröffnen Experimente und Berechnungen amerikanischer Geowissenschaftler. Wenn die Geburtswolke eines Sterns reichlich Kohlenstoff enthält, kann dieser tief im Innern von Planeten zu Diamant zusammengepresst werden.

In einer Probe haben sich unter hohem Druck und Temperatur dunkle Körnchen von Wüstit (Eisen(II)-oxid, Mitte) und Diamant (rechts) gebildet. Bild: Ohio State University

Gerade bei größeren Planeten könne dieser Prozess zum Tragen kommen, erklärt Cayman Unterborn von der Ohio State University. „Es ist denkbar, dass Planeten mit bis zu 15 Erdmassen zur Hälfte aus Diamant bestehen“, so der Forscher. Da Diamant ein sehr guter Wärmeleiter sei, dürften solche Welten allerdings schnell auskühlen und somit extrem unwirtlich sein.

Der Aufbau der Erde mit ihrem Eisenkern und ihren Silikatgesteinen spiegelt vermutlich die Zusammensetzung der Gas- und Staubwolke wider, aus der sich die Sonne und ihre Planeten entwickelt haben. Unterborn und Kollegen gingen nun der Frage nach, wie das Innere von Gesteinsplaneten aussehen könnte, die aus einer stark kohlenstoffhaltigen Wolke hervorgegangen sind. Die Forscher setzten dazu Proben aus Eisen, Kohlenstoff und Sauerstoff Drücken von bis zu 65 Gigapascal (rund 650.000 Atmosphären) und Temperaturen von mehr als 2.100 Grad Celsius aus, wie sie im Erdmantel herrschen. Mit den so gewonnen Messdaten fütterten sie ein thermochemisches Planetenmodell.

Tief im Innern eines Gesteinsplaneten gibt es Kohlenstoff demnach nicht nur in oxidierter Form in Mineralien. Ein Teil liegt vielmehr als reiner Kohlenstoff vor, der sich unter dem Gewicht von mehreren Hundert Kilometern Gestein in Diamant verwandeln kann. Darüber hinaus reagiert ein Teil des Kohlenstoffs mit Eisen zu Eisencarbid, das in den Planetenkern sinkt. Auch der Sauerstoff reagiert mit dem Eisen und bildet so das Eisenmineral Wüstit.

Analog zur Erde könnten sich offenbar auch in Kohlenstoffplaneten ein Kern und ein Mantel bilden, folgert Wendy Panero, die Leiterin der Forschergruppe. „Der Kern wäre allerdings stark kohlenstoffhaltig und würde damit Stahl ähneln, während der kohlenstoffreiche Mantel zu einem großen Teil aus Diamant bestände.“ Da ein solcher Planet rasch auskühle, weise er wohl nur vorübergehend ein Magnetfeld, Plattentektonik und eine Atmosphäre auf, so die Forscherin. „Wir gehen davon aus, dass ein Diamantplanet eine sehr kalte und dunkle Welt ist.“

Forschung: Cayman T. Unterborn, Wendy R. Panero und Jason E. Kabbes, School of Earth Sciences, Ohio State University, Columbus

Präsentation auf dem Fall Meeting 2011 of the American Geophysical Union, San Francisco; #P21C-1679

WWW:
Wendy Panero, Ohio State University
Dynamics and Chemistry of Planet Construction
Der Aufbau der Erde (PDF)
Diamonds

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Kerniger Jupiter
Metallreiche Sterne, kernige Planeten

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