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Geologie: Meteoriten ließen Edelmetalle auf die Erde regnen

Gold oder Platin dürfte es auf der Erde eigentlich gar nicht geben, sondern nur in ihrem Inneren - das zumindest besagt die gängige Theorie. Jetzt haben Forscher neue Indizien gefunden, die einen alten Verdacht erhärten: Die Edelmetalle kamen aus dem All.

Junge Erde im Meteoritenhagel (Illustration): Goldregen aus dem All Zur Großansicht
NB/ Julian Baum/Take 27

Junge Erde im Meteoritenhagel (Illustration): Goldregen aus dem All

Geologen haben ein Problem: Der Mantel der Erde enthält zumindest theoretisch zu viele Edelmetalle. Denn als der Planet vor rund 4,5 Milliarden Jahren noch heiß und größtenteils flüssig war, hat er sich in zwei Bestandteile aufgetrennt: in einen metallischen Kern und einen gesteinsreichen Mantel. Allen Berechnungen und Experimenten zufolge sollten in dieser Phase sämtliche bis dahin vorhandenen Gold- und anderen Edelmetallvorräte mit in den Erdkern versunken sein.

Dem ist aber nicht so. Wie unser Goldschmuck beweist, finden sich Edelmetalle auch im Erdmantel. Jetzt präsentieren Forscher eine mögliche Erklärung dafür: Die Edelmetalle seien vor etwa 3,8 bis 3,5 Milliarden Jahren durch Einschläge gewaltiger Meteoriten auf die Erdoberfläche gelangt, schreiben sie im Wissenschaftsmagazin "Nature".

"Die meisten der Edelmetalle, auf denen unsere Wirtschaft und viele wichtige industrielle Prozesse basieren, kamen durch einen glücklichen Zufall auf unseren Planeten - als die Erde von rund 20 Trillionen Tonnen Asteroidenmaterial getroffen wurde", sagt Matthias Willbold von der University of Bristol, der Erstautor der Studie. Die aus dem All eingetragenen Elemente seien auf der Oberfläche des jungen Planeten abgelagert worden. Erst im Laufe der Zeit hätten sie sich mit dem Material der oberen Erdschichten vermischt.

Hinweise auf eine Lieferung der schweren Elemente durch Meteoriten fanden die Wissenschaftler bei der Analyse von 3,8 Milliarden Jahre alten Gesteinsproben aus dem grönländischen Isua. Sie stammen aus der Zeit vor dem "großen Bombardement", einer Phase, in der die junge Erde besonders häufig von Gesteinsbrocken getroffen wurde, die bei der Entstehung der Planeten im Sonnensystem übrig geblieben waren.

Das vor den Einschlägen entstandene Gestein unterscheide sich in der Zusammensetzung seiner Wolfram-Isotope deutlich von allen später entstandenen Gesteinsformationen, schreiben die Forscher. Dieser Unterschied passe zur Theorie eines erst von Meteoriten gebrachten Belags aus Edelmetallen.

Erdkern als Sammelbecken schwerer Elemente

Nach gängiger Theorie erhielt die Erde kurz nach ihrer Entstehung vor gut 4,5 Milliarden Jahren ihre innere Struktur. Bei dieser sogenannten Differenzierung sanken Eisen und andere Elemente mit hoher Dichte in das noch glutflüssige Innere des Planeten ab - darunter auch Edelmetalle wie Gold und Platin. Man schätzt, dass dadurch allein im Erdkern genügend Edelmetalle enthalten sind, um die gesamte Erdoberfläche mit einer vier Meter dicken Schicht zu überziehen.

Elemente mit niedrigerer Dichte wie Silizium blieben bei der Differenzierung dagegen an der Oberfläche und bildeten Erdkruste und Erdmantel. Diese Außenschichten sollten heute eher arm an Edelmetallen sein. Stattdessen finde man aber zehntausendfach mehr dieser Metalle als erwartet, sagen die Forscher.

Es habe schon länger die Vermutung gegeben, dass Meteoriten diese Metalle auf die Erde brachten, nachdem die Schichtenbildung der Erde schon abgeschlossen war. Ein Indiz dafür habe nun die neue Studie geliefert, für die die Forscher die atomare Zusammensetzung des Elements Wolfram in den grönländischen Gesteinsproben analysierten. Wie viele Elemente gibt es auch von Wolfram unterschiedlich schwere Atome, die sogenannten Isotopen.

Angesichts des extrem geringen Gehalts von nur einem Zehnmillionstel Gramm Wolfram pro Gramm Gesteinsmaterial sei die Extraktion extrem schwierig gewesen, berichten die Forscher. "Wir sind das erste Labor, das erfolgreich so präzise Messungen durchgeführt hat", sagt Willbold.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass das Isotop Wolfram-182 in der urzeitlichen Gesteinsprobe 13-fach stärker vertreten war als in modernen Gesteinen aus Erdkruste oder -mantel. Das sei ein Hinweis darauf, dass dieses Wolfram-Isotop später durch einschlagendes Meteoritenmaterial quasi verdünnt wurde. Ein Meteoritenbeschuss "liefert die logischste Erklärung".

Die Geschosse aus dem All gelten auch als Lieferanten anderer Stoffe. So sollen sie die seltene Verbindung Krotit und sogar die Bausteine des Lebens auf die Erde gebracht haben.

mbe/dpa/dapd

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