Edle Metalle fielen vom Himmel

Meteoriten-Bombardement vor vier Milliarden Jahren reicherte den Erdmantel mit Gold und Platin an

Großes Bombardement
Großes Bombardement

Bristol (Großbritannien) - Ein heftiges Bombardement von Meteoriten hat die äußere Schicht der Erde vor 3,8 bis 4,1 Milliarden Jahren mit wertvollen Metallen wie Gold und Platin angereichert. Diese seit langem von Geophysikern gehegte Vermutung haben nun britische Forscher mithilfe der Analyse einer Gesteinsprobe aus Grönland bestätigt. Das untersuchte Gestein ist offenbar der Anreicherung entgangen und bietet daher einen Einblick in die Zusammensetzung des Erdmantels vor dem Bombardement, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature".

"Viele wertvolle, Eisen liebende Elemente wie Gold kommen in den erreichbaren Schichten der Erde überraschend häufig vor", so Matthias Willbold von der University of Bristol und seine Kollegen. "Doch bei der Entstehung des Erdkerns hätten diese Stoffe sehr effizient in das tiefe Innere des Planeten absinken müssen". Denn in ihrer Entstehungsphase vor 4,5 Milliarden Jahren war die Erde zunächst heiß und flüssig. Das geschmolzene Eisen sank in den Erdkern ab und nahm dabei Eisen liebende - so genannte siderophile - Elemente wie Gold, Platin und Wolfram mit sich. Trotzdem finden sich diese Elemente heute in den Außenschichten der Erde in einer Menge, die sich mit theoretischen Modellen der frühen Erdentwicklung nicht erklären lassen.

Eine von vielen Geophysikern favorisierte Erklärung ist die Anreicherung des Erdmantels mit Metallen durch das "Große Bombardement", einen heftigen Zustrom von Meteoriten aus dem Weltall vor 3,8 bis 4,1 Milliarden Jahren. Die meisten Krater auf dem Mond stammen aus dieser katastrophalen Entwicklungsepoche. Willbold und seine Kollegen haben nun anhand der Isotopenverteilung des Elements Wolfram untersucht, wie sich die Zusammensetzung des Erdmantels durch das Bombardement verändert hat. Isotope sind chemisch identische Stoffe mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen in ihren Atomkernen.

Wolfram-182 entsteht durch den radioaktiven Zerfall von Hafnium-182. Da Hafnium im Gegensatz zu Wolfram nicht siderophil ist, ist es nicht in den Erdkern abgesunken. Dadurch sollte sich im Erdmantel das aus Hafnium-182 entstandene Wolfram-182 gegenüber dem nicht aus Hafnium entstehenden, nahezu vollständig in den Erdkern abgesunkenen Wolfram-184 anreichern. Willbold und seine Kollegen konnten mit ihren hoch präzisen Messungen an zahlreichen Gesteinsproben jedoch keine solche Anreicherung feststellen. Mit einer Ausnahme: Gestein aus der Isua-Region in Grönland zeigt tatsächlich erhöhte Wolfram-182-Werte. Die genauen Analysen der Forscher zeigen, dass dieses Gestein seit 3,8 Milliarden Jahren unverändert ist und damit die Verhältnisse vor dem Bombardement widerspiegelt.

Damit bestätigt die Probe nach Ansicht von Willbold und seinen Kollegen, dass durch das Bombardement eine Anreicherung mit Wolfram-182 stattgefunden hat - und damit auch mit anderen wertvollen Metallen. Die Wissenschaftler argumentieren, dass diese Anreicherung durch große Einschläge auf der Erde ungleichmäßig verlaufen ist, so dass in einigen Teilen des Erdmantels die ursprüngliche Zusammensetzung erhalten geblieben ist. Neben den wertvollen Metallen könnte das Große Bombardement auch Stoffe zur Erde gebracht haben, die für die Entstehung des Lebens wichtig waren, wie Wasser und Kohlenstoff.