Wo kommt eigentlich das Gold her? Ich mein jetzt nicht die Schweiz, oder Fort Knox – sondern den wirklichen Ursprung. Aus dem All! Ok, wer ein wenig Ahnung von Astronomie hat, den wird das nicht überraschen. Wir wissen, dass beim Urknall nur die Elemente Wasserstoff und Helium (und ein wenig Lithium) entstanden sind; alles andere wurde dann später im Inneren der Sterne durch Kernfusion zusammengebastelt. Und die ganz schweren Elemente (schwerer als Eisen) entstanden bei den großen Energien, die Supernova-Explosionen freigesetzt haben. Das Gold verdanken wir also der Explosion großer Sterne!

Das an sich wäre schon ein faszinierende Geschichte – aber sie erklärt eines nicht: wir kommt das Gold dann auf unsere Erde?

Denn Gold gehört zu den sogenannten siderophilen Elementen. Das sind Elemente, die Eisen lieb haben und sich gerne mit ihm über metallische Bindungen verbinden. Und wenn man die Erde betrachtet, dann ist das Eisen vor allem an einem Ort zu finden: im Kern. Dieser gewaltige Eisenkern (er ist größer als der Mond!) entstand in der Frühzeit des Sonnensystems. Damals entstanden die Planeten als sich die unzähligen Planetesimale der sogenannten protoplanetaren Scheibe die die junge Sonne umgab miteinander kollidierten.

Dabei entstanden immer größere und größere Körper die dank der ständigen Kollisionen mehr oder weniger komplett aufgeschmolzen waren. Das schwere Eisen sank hier – gemeinsam mit seinen siderophilen Freunden (nicht nur Gold, sondern auch z.B. Iridium, Platin oder Molybdän) – ins Zentrum und bildete dort den Kern. Und als dann etwas später der gewaltige Crash zwischen Proto-Erde und dem etwa marsgroßen Protoplanet Theia alles nochmal aufschmolzen ist dabei nicht nur der Mond entstanden sondern es hätten eigentlich auch noch die restlichen siderophilen Elemente aus Mantel und Kruste in den Kern absinken sollen. Trotzdem finden wir immer noch jede Menge von ihnen – viel mehr als erwartet. Und zwar nicht nur auf der Erde sondern auch auf dem Mond und am Mars. Wie kommt das?

i-1e964fa5cfdbce52c3d08d6f93a962e5-Nancy_Johnson-thumb-500x361.jpg
Gold: Es glitzert und man freut sich darüber. Aber wo kommt das Zeug her? (Bild:PD)

Eine mögliche Antwort bieten William Bottke und seine Kollegen in ihrer kürzlich bei Science erschienenen Arbeit: “Stochastic Late Accretion to Earth, the Moon, and Mars”. Denn wer sagt denn, dass nach der Theia-Kollision alles vorbei war, kollisionsmäßig? Es könnten ja auch danach noch – neben den vielen kleinen Asteroiden die wir ja sowieso immer wieder abkriegen – größere Brocken mit der Erde zusammengestoßen sein? Wenn die genau die richtige Größe haben, dann sind sie einerseits groß genug um in ihren Kernen selbst jede Menge siderophile Elemente angesammelt zu haben aber immer noch ausreichend klein dass ihre Kerne dann bei der Kollision nicht mit dem Erdkern verschmelzen. Die neuangekommenen Siderophilen würden sich also in Erkruste und – mantel anreichern: genau da, wo wir heute den Überschuss beobachten.

Eine elegante Theorie – und sie funktioniert! Bottke und seine Kollegen haben jede Menge numerische Simulationen durchgeführt und dabei gezeigt, dass sich die Daten am besten mit der Kollision einiger etwa Pluto-großer Himmelskörper erklären lassen (2500 bis 3000 km Durchmesser). Ok, numerische Simulationen sind erstmal nicht mehr als numerische Simulationen. Da kann man noch keine zwingenden Schlüsse über die Vergangenheit daraus ableiten. Aber die Ergebnisse von Bottke und Kollegen würde auch zu anderen Beobachtungen im Sonnensystem passen. Denn wenn die großen Dinger alle miteinander kollidieren, sind sie nachher nicht mehr da. Aus der Forderung, dass die Erde auch nach der ersten Phase der Planetenentstehung mit größeren Planetesimalen zusammengestossen ist ergeben sich also gewisse Grenzen was die Größenverteilung der heute bekannten Asteroiden (das sind ja gerade die übrig gebliebenen Planetesimale) angeht. Und das was man hier beobachtet stimmt gut mit den Berechnungen von Bottke et al. überein. Gleiches gilt für Aussagen über Größe und Alter von Kratern auf dem Mars. Auch hier sollten die Krater eines bestimmten Alters bestimmte Größen haben – und was man beobachtet passt gut zur Forderung eines Asteroidengürtels der früher von sehr großen Objekten dominiert wurde (Auch der größte bekannte Krater im Sonnensystem, das Südpol-Aitken-Becken auf dem Mond könnte ein Überbleibsel einer Kollision mit so einem riesigen Planetesimal sein).

i-095749885de26c7480f03001c2d8f209-377522main_a-planetImpact-516-thumb-500x400.jpg
Gefährlich, aber lukrativ…

Natürlich ist es immer knifflig, wenn man verbindliche Aussagen über katastrophale Ereignisse in der Vergangenheit machen will. Solche großen Zusammenstöße sind – verglichen mit der restlichen Geschichte des Sonnensystems – singuläre Ereignisse und es ist schwierig eindeutige Belege dafür zu finden. Aber wir lernen immer mehr über die Vergangenheit unseres Planetensystems und verstehen immer besser, wie alle Komponenten darin zusammenspielen. Ich bin also zuversichtlich, dass wir auch das Rätsel der Existenz des Goldes auf der Erde bald zufriedenstellend lösen werden!


Flattr this


Bottke, W., Walker, R., Day, J., Nesvorny, D., & Elkins-Tanton, L. (2010). Stochastic Late Accretion to Earth, the Moon, and Mars Science, 330 (6010), 1527-1530 DOI: 10.1126/science.1196874

Kommentare (12)

  1. #1 buur
    11. Dezember 2010

    Interesannter Artikel.
    Leider ist der Link auf die Quelle defekt. Dabei würde mich das Orginal wirklich interssieren.

  2. #2 Florian Freistetter
    11. Dezember 2010

    Ist korrigiert. Danke.

  3. #3 Ulrich
    11. Dezember 2010

    Hmm, auch wenn Gold siderophil ist, warum sollte denn das ganze Gold restlos in den Kern wandern?
    Irgendwo hab ich gelesen, dass das ganze Gold, das man bis jetzt (weltweit) gesammelt hat, einen Würfel mit 20 Meter Kantenlänge ausmacht. Ist ja eigentlich nicht wirklich viel, oder?
    Aber demnach müsste es ja im Kern noch viel zu entdecken geben. 😉

  4. #4 noch'n Flo
    11. Dezember 2010

    @ Ulrich:

    Aber demnach müsste es ja im Kern noch viel zu entdecken geben.

    Na, dann viel Spass beim Schürfen.

  5. #5 MJ
    12. Dezember 2010

    Schoener Artikkel, aber es heisst Platin, nicht Platinum, wenn das chemische Element gemeint ist.

  6. #6 togibu
    13. Dezember 2010

    Sehr schön, wenn man Fragen beantwortet bekommt, die man sich (als interessierter Laie) auch schon öfter mal gestellt hat. Deshalb vielen Dank dafür

  7. #7 Bullet
    13. Dezember 2010

    Leute, Leute … es gibt noch sooo viele Schwermetalle in der Erdkruste. Das kommt daher, daß die nicht lange genug flüssig wurde, als Dieters Raumstation damals abstürzte.

  8. #8 Basilius
    13. Dezember 2010

    Sag mal Bullet, kann es sein, daß Du Dich nach den alten Kommentarschlachten zurücksehnst? °_°

    Anonsten kann ich mich den anderen Meinungen nur anschließen. Schöner Artikel zu einem interessanten Thema. Ich bin ja echt froh, wenn man nicht immer nur etwas zum kommenden Weltuntergang (aus welchen Gründen auch immer) lesen soll. Nein Danke.
    “Wo könnte das wenige kleine Gold herkommen?” ist da doch mal echt eine nette Abwechslung.

  9. #9 Bullet
    13. Dezember 2010

    Ich?
    Äh, nein. Nie.

  10. #10 René
    13. Dezember 2010

    Vielleicht hat Florian schonmal einen Beitrag darüber geschrieben – bei gefühlten 10 Milliarden will ich mir die Suche aber nicht wirklich antun.

    Die wievielte Sonne ist das jetzt eigentlich in unserer, ich nenns mal Materiescheibe.
    Es muß ja irgendwann mal eine Sonne hier gegeben haben, die auch Wasserstoff zu Helium verbrannte. Und die muß ja auch schon mehrere Schritte eines Sonnenlebens hinter sich gehabt haben, damit überhaupt Gold und andere schwere Elemente entstehen konnten. Welchen Zustand muß denn eine Sonne haben, damit überhaupt Gold fusioniert werden kann.
    Und wieso haben wir jetzt eigentlich wieder eine Wasserstoff-Sonne? Müßte die erste Wasserstoff-Sonne nicht fast allen Wasserstoff fusioniert haben? Wäre es da nicht eher anzunehmen, das wir eine Sonne aus schwereren Elemten haben müßten.

    Ick weeß, dette is wahscheinlich Astronomie 5.Klasse, aba ick weeß det echt nich.

  11. #11 Florian Freistetter
    13. Dezember 2010

    @Rene: Der Begriff, den du suchst nennt sich “Population”. Unsere Sonne gehört zur Population I. Ältere Sterne zur Population II und III. Pop II Sterne kennen wir – die sind viel früher entstanden als die Sonne und haben daher auch weniger schwere Elemente. Die allerersten Sterne wäre die der Pop III – das wären tatsächlich reine H/He-Sterne. Aber da haben wir noch keine entdeckt (sind ja auch vor verdammt langer Zeit entstanden und waren schnell wieder weg). Und Wasserstoff ist immer genug da – so viel haben selbst die bisherigen Sterne nicht verbrauchen können…

    Gold fusionieren kann übrigens kein einziger Stern. Das geht nur bis höchstens Eisen. Alles danach braucht mehr Energie als es bringt und findet daher nicht statt. Nur die enormen Drücke und Temperaturen während einer Supernova-Explosion können Atomkerne zu Goldatomen verschmelzen.

  12. #12 Markus
    17. Juni 2012

    Hm! Ich habe kleines Problem mit dieser Annahme, dass das alles beim late heavy bombartment geschehen sein soll! Das müsste eine partielles Aufschmelzen zur Folge haben und damit müsste doch auch das Wasser verdampfen! Oder? Der Wassertransport kann also nur effizient in den letzten 800 Mil. Jahren stattgefunden haben!