All die restlichen chemischen Elemente konnten dann erst viel später entstehen, durch die Kernfusion die im Inneren dieser ältesten Sterne stattgefunden hat und bei der Wasserstoff- und Heliumatome zu anderen Elementen verschmolzen werden. Helium aber war von Anfang an da und das ist der Grund, warum es so enorm häufig im Universum ist.
Aber WENN es so häufig ist: Warum hat man es dann erst so spät entdeckt? Das liegt unter anderem an den Eigenschaften von Helium. Die großen kosmischen Wolken aus denen sich Sterne und auch die Planeten bilden, bestehen tatsächlich hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, mit geringen Mengen schwererer Elemente die erst später entstanden sind. Auch die Sonne besteht im wesentlichen komplett aus Wasserstoff und Helium, genau so wie die großen Gasplaneten wie Jupiter und Saturn. Auf kleineren Himmelskörpern wie der Erde ist es aber so gut wie gar nicht zu finden. Denn Helium ist gasförmig und besonders leicht flüchtig. Es ist ein leichtes Atom, bewegt sich schnell und ist schwer festzuhalten. Es braucht schon einen Himmelskörper mit einer wirklich großen Masse, damit er in der Lage ist, sich eine Atmosphäre zuzulegen, in der Helium enthalten ist.
Die Sonne oder auch große Planeten wie der Jupiter sind massereich genug, damit das Helium nicht entkommen kann. Die Erde dagegen nicht. Außerdem verbindet sich Helium äußerst ungern mit anderen chemischen Elementen. Der noch leichtere Wasserstoff zum Beispiel taucht in vielen Verbindungen auf: im Wasser zum Beispiel, das ja aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht. Helium dagegen bringt man nur unter ganz extremen Umständen dazu, sich mit anderen Atomen oder auch nur anderen Heliumatomen zu verbinden und diese Bedingungen kommen in der Natur so gut wie nirgends vor.
Helium hat man daher auch im Gegensatz zu fast allen anderen Elementen nicht auf der Erde entdeckt sondern bei der Untersuchung der Sonne. Im 19. Jahrhundert fanden die Wissenschaftler Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen heraus, dass man im Licht der Stern Hinweise auf ihre Zusammensetzung finden kann. Wenn Lichtteilchen die im Inneren eines Sterns produziert werden sich durch die Gasschichten hinaus ins All bewegen, dann treffen sie auf die verschiedenen Atome, aus denen das Gas besteht. Jedes Atom kann Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge absorbieren und dieser Teil des Lichts fehlt danach. Spaltet man das Licht eines Sterns mit einem sogenannten Spektrographen in seine Bestandteile auf und sieht nach, wie viel Licht einer bestimmten Wellenlänge vorhanden ist, dann kann man die Spektrallinien finden: Die Bereiche, in denen Licht fehlt, weil es von den Atomen im Stern absorbiert worden ist.
Jedes chemische Element erzeugt dabei ganz charakteristische Spektrallinien anhand derer sie identifiziert werden können. Die Spektrallinien der Sonne hat am 18. August 1868 auch der französische Astronom Jules Janssen beobachtet. Damals befand er sich in Indien, wo eine totale Sonnenfinsternis zu sehen war. Er betrachtete aber nicht nur die Finsternis, sondern analysierte auch die Spektrallinien die im Sonnenlicht zu sehen war. Bei einer Wellenlänge von 587,49 Nanometern stieß er dabei auf eine dunklen Bereich, der bis dahin unbekannt war. Ein chemisches Element schien Licht genau dieser Wellenlänge zu blockieren. Aber die Daten passten zu keinem Element, das den Chemikern bekannt war. Gleichzeitig, aber unabhängig von Janssen machte der Brite Norman Lockyer die gleiche Entdeckung. Da war ein Element, das anscheinend nur auf der Sonne existierte aber nicht auf der Erde – denn sonst hätte man es dort ja sicher schon gefunden.
Darum heißt Helium auch “Helium”: Von “Helios”, dem griechischen Gott der Sonne. Dass Helium trotz allem auch auf der Erde zu finden ist, entdeckte wenig später der Italiener Luigi Palmieri. 1882 untersuchte er Lava vom Vesuv und fand ihn ihr Spuren des Elements.
1895 schaffte es schließlich der britische Chemiker William Ramsay, Helium aus dem Mineral Cleveit (eine Uranverbindung) zu isolieren. Diese Helium war aber nicht von Anfang an auf der Erde vorhanden. Es entstand beim radioaktiven Zerfall von Elementen wie Uran oder Thorium, die man im Inneren der Erde häufig finden kann. In Folge 126 der Sternengeschichten habe ich über Radioaktivität gesprochen und dabei auch von der “Alphastrahlung” erzählt. Bei dieser Variante der radioaktiven Strahlung zerfallen Atomkerne und senden dabei ein sogenanntes “Alphateilchen” aus. Ein Alphateilchen ist aber nichts anderes als der Kern eines Heliumatoms; eine Verbindung aus zwei Neutronen und zwei Protonen. Durch diese radioaktiven Prozesse, die im Inneren der Erde ständig stattfinden entsteht immer neues Helium und kann über Vulkanismus in der Lava an die Erdoberfläche gelangen. Auf die gleiche Art sammelt es sich auch in Erdgas an.
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