Hohe Drücke nicht für Anreicherung von Platin und Palladium im Erdmantel verantwortlich

Nicht hohe Drücke sind an der Anreicherung von Platin und Palladium im Erdmantel verantwortlich, sondern wahrscheinlicher sind Einschläge von Meteoriten und Asteoriden. Forscher aus Deutschland, Kanada und Australien(***), unter Ihnen der Bayreuther Geowissenschaftler Prof. David Rubie,  haben damit eine in den letzten Jahren unter Geochemikern diskutierte These im Zusammenhang mit der Erdkernbildung experimentell am Bayreuther Geo-Institut widerlegt, wie sie in dem angesehenen Wissenschaftsmagazin „Nature“ (vom 27. Juli) darlegten.

Als dramatisches Ereignis muss die Bildung des eisenreichen metallischen Kerns in der Erdgeschichte angesehen werden. Er weist nach heutigen Erkenntnissen einen Durchmesser von ungefähr 3500 km auf und ist auch für das Erdmagnetfeld verantwortlich. Durch die Kernbildung wurde auch eine Trennung von Metallen und Silikaten verursacht. Nach zur Zeit diskutierten Überlegungen trat diese Trennung als Folge einer Kollision der Erde mit einem marsgroßen Planeten auf. Die Kollision führte zur Aufschmelzung eines großen Teils der Erde, es bildete sich ein sogenannter Magmen-Ozean.

Die Bildung des Erdkerns hatte gravierende Folgen für den Chemismus des Erdinneren, da die sich abscheidende Metallschmelze alle in dieser Schmelze leicht löslichen Elemente wie Gold, Platin, Palladium, Osmium und Rhenium aus der Silikatschmelze, die den Kern wie ein Mantel umhüllt, entfernt haben sollte. Es zeigte sich jedoch, dass die Gehalte an diesen Elementen in der Silikathülle mit einem derartigen einfache Modell nicht übereinstimmen, da sie zu hoch sind. In den letzten 10 Jahren wurde über dieses Problem unter Geochemikern intensiv debattiert.

Eine Erklärung könnte darin liegen, dass diese Elemente in Metallschmelzen eine unterschiedliche Löslichkeit bei deutlich zunehmenden Drücken (entsprechend Tiefen um ca. 1000 km im Erdinneren) aufweisen. Das Ergebnis der in Bayreuth vorgenommenen Experimente hat diese Annahme jedoch nicht bestätigt. Die unter dem Titel „Evidence for a late chondritic veneer in the Earth’s mantle from high-pressure partitioning of palladium and platinum“ in Nature veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass erhöhte Druckbedingungen die Löslichkeit nicht wesentlich beeinflussen.

Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass die Anreicherung von Platin und Palladium im Erdmantel durch Meteoriten und Asteroide hervorgerufen wurde, die nach der Bildung des Kerns vor 4,5 Mrd. Jahren mit der Erde kollidierten.

(***) A. Holzheid (Universität Köln, Institut für Mineralogie und Geochemie, seit Oktober 1999: Universität Münster, Institut für Mineralogie), P. Sylvester (Dept. of Earth Sciences, Memorial University of Newfoundland, St. John’s, Kanada), H. St. C. O’Neill (Research School of Earth Sciences, Australian National University, Canberra, Australien; David C.Rubie ( Bayerisches Geoinstitut, Universität Bayreuth,), (Universität Köln, Institut für Mineralogie und Geochemie)