Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Entwicklungsgeschichte der Erde

Neue Rückschlüsse auf die ganz frühe Entwicklungsgeschichte der Erde erlauben die Ergebnisse eines Forschungsprojektes der münsterschen Wissenschaftlerin Dr. Astrid Holzheid. Gemeinsam mit Geowissenschaftlern aus Köln, Bayreuth, Australien und Kanada gelang ihr der Nachweis, dass eine bislang nicht zu erklärende Überanreicherung sogenannter metall-liebender Elemente, wie beispielsweise Edelmetalle, im Erdmantel nur durch Meteoriten zu erklären ist, die nach der Bildung des Erdkerns auf die Erde eingeschlagen und im Erdmantel stecken geblieben sind.

Wie die am Institut für Mineralogie der Universität Münster tätige Wissenschaftlerin und ihre Kooperationspartner in der jüngsten Ausgabe des internationalen Wissenschaftsmagazins "Nature" berichten, ist ein Zuwachs von nur 0,7 Prozent der heutigen Gesamtmasse der Erde vollkommen ausreichend, um die heutigen Gehalte der metall-liebenden Elemente im Erdmantel zu erklären. "Das entspricht einem Bombardement der Erde mit zirka 1000 Tonnen außerirdischen Materials pro Jahr", erklärt Holzheid.

Während die Gliederung der Erde in einen metallischen Erdkern und einen silikatischen Erdmantel allgemein akzeptiert ist, ist die Entstehung und relative zeitliche Abfolge der Abtrennung und Ausbildung des Erdkerns aus der ursprünglich mehr oder weniger homogenen "Proto-Erde" nach wie vor sehr umstritten. Mehr Klarheit hat jetzt die soeben veröffentlichte Studie unter der Federführung von Astrid Holzheid gebracht.

Um der Bildung des Erdkerns näher auf die Spur zu kommen, haben sich Holzheid und ihre Fachkollegen das unterschiedliche Verhalten von chemischen Elementen zu Nutze gemacht. Metall- liebende Elemente tendieren dazu, sich in metallischen Eisen- Nickel-Schmelzen zu konzentrieren. Solche Schmelzen sind der chemischen Zusammensetzung des Erdkerns sehr ähnlich und dienten den Wissenschaftlern daher als Labormodell. Bei der Bildung des Erdkerns gelangten diese Elemente zusammen mit dem Eisen-Nickel-Metall aus dem Erdmantel in den Metallkern. Nur noch geringe Mengen der metall-liebenden Elemente verblieben im Erdmantel.

In dem Forschungsprojekt der münsterschen Mineralogin wurden die Konzentrationen dieser Elemente in dem heutigen Erdmantel mit den Konzentrationen in dem Erdmantel nachempfundenen Silikatschmelzen verglichen. Diese Schmelzen wurden in Experimenten in einem speziellen Hochdrucklabor in Bayreuth Temperaturen und Druckverhältnissen ausgesetzt, die dem tiefen Erdinneren nachempfunden wurden. Da die untersuchten Proben zum Teil weniger als einen Quadratmillimeter klein waren, war die Untersuchung nur mit ganz speziellen Analysetechniken in Australien und Kanada möglich.

Herausgefunden wurde bei dieser Analyse, dass die Gehalte der beiden untersuchten Elemente Palladium und Platin in den Silikatschmelzen auffällig niedriger sind als im heutigen Erdmantel. Einzige Erklärung für die heutige "Überanreicherung" ist für Holzheid "eine späte Zugabe von Material, das die Elemente in relativ hohen Konzentrationen enthält". Und dafür wiederum kommen ihrer Überzeugung nach nur Meteoriten in Frage. Da die Erde im Laufe der Zeit abkühlte, konnte das extraterrestrische Material im Erdmantel nicht mehr heiß genug werden, um auch nur teilweise zu schmelzen. Die metall- liebenden Elemente konnten daher nicht mehr mittels einer Schmelze aus dem Erdmantel entzogen und in den Erdkern aufgenommen werden.

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

• http://www.uni-muenster.de/Chemie/MI/
• http://www.nature.com/nature/

Norbert Frie |

Im Focus: Quantenboost für künstliche Intelligenz

Intelligente Maschinen, die selbständig lernen, gelten als Zukunftstrend. Forscher der Universität Innsbruck und des Joint Quantum Institute in Maryland, USA, loten nun in der Fachzeitschrift Physical Review Letters aus, wie Quantentechnologien dabei helfen können, die Methoden des maschinellen Lernens weiter zu verbessern.

In selbstfahrenden Autos, IBM's Watson oder Google's AlphaGo sind Computerprogramme am Werk, die aus Erfahrungen lernen können. Solche Maschinen werden im Zuge...

Im Focus: Synthese-chemischer Meilenstein: Neues Ferrocenium-Molekül entdeckt

Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben zusammen mit Kollegen der Freien Universität Berlin ein neues Molekül entdeckt: Die Eisenverbindung in der seltenen Oxidationsstufe +4 gehört zu den Ferrocenen und ist äußerst schwierig zu synthetisieren.

Metallocene werden umgangssprachlich auch als Sandwichverbindungen bezeichnet. Sie bestehen aus zwei organischen ringförmigen Verbindungen, den...

Im Focus: Neue Entwicklungen in der Asphären-Messtechnik

Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung (CC UPOB) lädt zum Expertentreffen im März 2017 ein

Ob in Weltraumteleskopen, deren Optiken trotz großer Abmessungen nanometergenau gefertigt sein müssen, in Handykameras oder in Endoskopen − Asphären kommen in...

Im Focus: Mit OLED Mikrodisplays in Datenbrillen zur verbesserten Mensch-Maschine-Interaktion

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP arbeitet seit Jahren an verschiedenen Entwicklungen zu OLED-Mikrodisplays, die auf organischen Halbleitern basieren. Durch die Integration einer Bildsensorfunktion direkt im Mikrodisplay, lässt sich u.a. die Augenbewegung in Datenbrillen aufnehmen und zur Steuerung von Display-Inhalten nutzen. Das verbesserte Konzept wird erstmals auf der Augmented World Expo Europe (AWE), vom 18. – 19. Oktober 2016, in Berlin, Stand B25 vorgestellt.

„Augmented Reality“ (erweiterte Realität) und „Wearable Displays“ (tragbare Displays) sind Schlagworte, denen man mittlerweile fast täglich begegnet. Beide...

Im Focus: OLED microdisplays in data glasses for improved human-machine interaction

The Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP has been developing various applications for OLED microdisplays based on organic semiconductors. By integrating the capabilities of an image sensor directly into the microdisplay, eye movements can be recorded by the smart glasses and utilized for guidance and control functions, as one example. The new design will be debuted at Augmented World Expo Europe (AWE) in Berlin at Booth B25, October 18th – 19th.

“Augmented-reality” and “wearables” have become terms we encounter almost daily. Both can make daily life a little simpler and provide valuable assistance for...