Die Bausteine der Erde: Forschungsteam bestimmt die Häufigkeit flüchtiger Elemente neu

Forscherinnen und Forscher der Unis Köln und Bonn liefern durch Analysen von Meteoriten wichtige neue Hinweise auf die Zusammensetzung der Erde / Veröffentlichung in „Nature Geoscience“

Chemische Untersuchungen an Meteoriten eines Forscherteams der Universität zu Köln und der Universität Bonn erlauben eine bessere Abschätzung der Elementzusammensetzung der Erde und ihrer möglichen Bausteine. Im Fokus der Studie steht die Häufigkeit und der Ursprung von so genannten flüchtigen Elementen wie Zink, Blei und Schwefel, die im Weltraum niedrige Siedetemperaturen haben. Die von den Kölner Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern neu bestimmten Häufigkeiten von flüchtigen Elementen in der Erde zeigen nun, dass einige dieser Bausteine eine ähnliche chemische Zusammensetzung haben wie kohlige Chondrite, eine wasserhaltige Gruppe primitiver Meteorite. So nennt man Meteorite, die der Zusammensetzung des ursprünglichen Sonnennebels, aus dem sich unser Sonnensystem entwickelte, am nächsten kommen. Die Studie liefert also indirekt auch einen weiteren wertvollen Hinweis auf die Quelle lebenswichtiger Komponenten wie Wasser, Kohlenstoff und Stickstoff. Die Ergebnisse des Forscherteams sind in der aktuellen Ausgabe des internationalen Wissenschaftsmagazins „Nature Geoscience“ veröffentlicht.

Die chemische Zusammensetzung der Erde ist nicht leicht zu bestimmen. Geologische Prozesse wie die Bildung des metallischen Kerns und der äußeren Erdkruste führten zu einer Umverteilung der Elemente im Erdkörper. So sind etwa eisenliebende Elemente in den Erdkern gewandert, während silikatliebende Elemente die Gesteine des Erdmantels und der Erdkruste aufbauen. „Heute haben wir nur Zugriff auf Proben aus dem silikatischen Teil der Erde, weshalb wir die chemische Zusammensetzung der gesamten Erde nur durch die zusätzliche Analyse von primitiven Meteoriten, den potentiellen Bausteinen der Erde, abschätzen können“ so der Kölner Professor Carsten Münker. Die aktuelle Publikation kann hier einen wichtigen Beitrag liefern.

Das Forscherteam fokussierte sich bei den Untersuchungen der Meteoriten auf die Häufigkeit von flüchtigen Spurenelementen, wie z.B. die seltenen Metalle Indium, Cadmium und Tellur. Dies ist eine besondere Herausforderung, da diese Metalle aufgrund ihrer Flüchtigkeit schon zu Beginn des Sonnensystems teilweise verloren gegangen sind und heute sowohl in Meteoriten als auch der Erde extrem selten vorkommen - weniger als ein Gramm pro Tonne Gestein. „Bisher ist man immer davon ausgegangen, dass die Häufigkeit dieser flüchtigen Elemente linear abnimmt, je flüchtiger sie sind“, erklärt der Geochemiker Dr. Frank Wombacher, einer der Initiatoren der Studie. Durch den Einsatz hochpräziser Methoden in der vorliegenden Publikation gelangten die Kölner Wissenschaftler nun aber zu einem überraschenden Ergebnis. „Während die Häufigkeiten zunächst linear abnehmen, sind die flüchtigsten Elemente überraschenderweise entgegen der Erwartungen allerdings alle gleich stark verarmt“ erläutert Ninja Braukmüller, die als Doktorandin die Studie in Köln durchführte. Auch die silikatliebenden flüchtigen Elemente im Erdmantel, Indium und Zink, zeigen dieses Muster. „Dies scheint unter den möglichen Bausteinen der Erde einzigartig zu sein“, so Dr. Claudia Funk, Mitautorin der Studie. „Deshalb können wir nun mit großer Wahrscheinlichkeit sagen, dass die Bausteine, die flüchtige Elemente auf die Erde gebracht haben eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie die primitiven kohligen Chondrite haben“, ergänzt Ninja Braukmüller.

Inhaltlicher Kontakt:       

Ninja Braukmüller
Institut für Geologie und Mineralogie
+49 221 470-89863
n.braukmuelleruni-koeln.de

Dr. Frank Wombacher
Institut für Geologie und Mineralogie
+49 221 470-3197
f.wombachuni-koeln.de

Prof. Dr. Carsten Münker
Institut für Geologie und Mineralogie
+49 221 470-3198
c.muenkeruni-koeln.de

Presse und Kommunikation:

Jan Voelkel
+49 221 470-2356
j.voelkelverw.uni-koeln.de

Zur Publikation:

Ninja Braukmüller, Frank Wombacher, Claudia Funk, Carsten Münker: Earth’s volatile element depletion pattern inherited from a carbonaceous chondrite-like source. Nature Geoscience
http://dx.doi.org/10.1038/S41561-019-0375-X

Verantwortlich: Dr. Patrick Honecker MBA – patrick.honecker@uni-koeln.de