Entstehung der Erde exakter erforschen

Die Entstehung der Erde und anderer Planeten erforscht das Zentrallabor für Geochronologie (ZLG) am Institut für Mineralogie der Universität Münster. Dafür wurde in den letzten Wochen ein hochpräzises Thermionen-Massenspektrometer (TRITON) installiert. Das 700.000 Euro teure, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierte Gerät dient der Messung von Isotopen in Gesteinen der Erde und Meteoriten. Fundamentale Fragen zur Entstehung des Sonnensystems und seiner Planeten können nun in Münster mit nie gekannter Genauigkeit untersucht werden.

Isotope sind Teilchen ein und desselben chemischen Elements, die jedoch unterschiedliche Massen besitzen, also unterschiedlich „schwer“ sind. Mit Hilfe des Massenspektrometers kann die Häufigkeit verschiedener Isotope in Gesteinen und Mineralen bestimmt werden. Dies ist für viele Forschungsgebiete von grundlegender Bedeutung. Ganz besonders wichtig sind Isotope in den Geowissenschaften, wo sie zur Bestimmung der Alter von Mineralen und Gesteinen genutzt werden. Daneben können Isotope auch Auskunft über den Herkunftsort von Material geben, aus dem sich durch geologische Prozesse wie Verwitterung, Ablagerung, Aufschmelzung und Auskristallisation neue Gesteine gebildet haben.

Die relativen Anteile der Isotope eines Elements weisen nur sehr geringe, aber systematische Unterschiede auf, die mit dem neuen Massenspektrometer hochpräzise bestimmt werden können. Der technische Fortschritt in der Massenspektrometrie hat in den vergangenen Jahren dazu geführt, dass immer kleinere Proben mit immer besserer Genauigkeit analysiert werden können. Es ist daher möglich, Variationen in der Häufigkeit eines Isotops, die nur 0,001 Prozent betragen, exakt zu analysieren.

Gegenüber den bereits im Zentrallabor für Geochronologie des Institutes für Mineralogie vorhanden Massenspektrometern liefert das neue Gerät Daten mit einer rund fünfmal besseren Genauigkeit. Dieser Fortschritt in der Messgenauigkeit ermöglicht es, neue und fundamentale Erkenntnisse über Prozesse auf der Erde aber auch auf anderen Planeten zu erhalten. Material von anderen Planeten steht den Forschern durch Meteorite zur Verfügung, die immer wieder auf die Erde fallen und aufgesammelt werden.

Von Menschen direkt auf einem anderen Himmelkörper gesammeltes Material steht durch die Apollo-Missionen zur Verfügung, bei denen etwa 360 Kilogramm Mondgestein speziell für Forschungszwecke zur Erde zurück gebracht wurde. Von diesem wertvollen Material können für Untersuchungen nur kleinste Mengen verbraucht werden. Hier bietet das neue Massenspektrometer bessere Möglichkeiten, da seine Messempfindlichkeit gegenüber älteren Geräten deutlich höher ist und schon an geringste Probenmengen kleine Isotopenvariationen nachgewiesen werden können.

Mit dem Massenspektrometer „Triton“ sollen am Institut für Mineralogie der Universität Münster Grundlagenforschung betrieben und fundamentale wissenschaftliche Themen bearbeitet werden. Dazu gehören Fragen wie: Wie schnell laufen geologische Prozesse ab? Wie entstanden unser Sonnensystem und seine Planeten und wie entwickelte sich unsere Erde seit ihrer Entstehung?