Geologie: Sterntaler

Wir verdanken es offenbar einem Meteoritenhagel, dass wir heute mit Gold handeln und uns mit dem Edelmetall schmücken können. Etwa 500 Millionen Jahre nach der Bildung der Erde wurden Edelmetalle aus dem All auf ihrer Oberfläche verstreut.

Seit Jahrtausenden fasziniert sein Glanz die Menschen. Sie treiben Handel damit, formen aus ihm Schmuckstücke und Kultgegenstände: Gold. Dass der Mensch überhaupt Edelmetalle nahe der Erdoberfläche findet, verdankt er wohl einem Meteoritenhagel, der etwa 500 Millionen Jahre nach der Bildung des Planeten auf ihm niederging und die Edelmetalle auf seiner Oberfläche verstreute.

Ein solches Szenario war bereits von zahlreichen Forschern vermutet worden. Jetzt präsentiert ein Team von Geowissenschaftlern um Matthias Willbold von der University of Bristol im Fachblatt Nature (online) eine Studie, die diese Theorie auf der Grundlage von Isotopenuntersuchungen untermauert.

Gold findet sich nur in kleinen Mengen nahe der Erdoberfläche. Im Erdkern lagern hingegen große Vorkommen an Edelmetallen. Wissenschaftler erklären dieses Phänomen so: Als sich die Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren formte, hatte sie noch keine feste Oberfläche. Geschmolzenes Eisen sank zum Zentrum und nahm dabei den Großteil der Edelmetalle mit in die Tiefe, darunter Gold, Platin und Wolfram.

Dieser Prozess hätte die äußeren Erdschichten mehr oder weniger frei von Edelmetallen zurücklassen müssen. Aber: "Viele wertvolle, 'eisenliebende' Elemente wie Gold kommen erstaunlich oft in den erreichbaren Schichten der Erde vor", sagen Willbold und seine Kollegen.

Um zu ergründen, ob und wie Meteoriteneinschläge die Verteilung der Edelmetalle in Erdkruste und -mantel verändert haben, untersuchten die Wissenschaftler an 3,8 Milliarden Jahre alten Gesteinsproben aus Grönland. Die Felsen dort wurden nicht durch Meteoriten verändert. Die britischen Geowissenschaftler analysierten stellvertretend das Verhältnis der Isotope Wolfram-182 und -184 im grönländischen Gestein und verglichen es mit dem in jüngeren Steinproben.

Das leichtere der Isotope entsteht durch radioaktiven Zerfall aus Hafnium, welches nicht eisenliebend ist. Darum wurde es nicht wie das schwerere Wolfram-184 in den Erdkern gezogen; das Verhältnis der beiden Atomvarianten verschob sich zugunsten von Wolfram-182, und dieses reicherte sich im jungen Erdmantel an. In Meteoritengestein fand dieser Prozess hingegen nicht statt.

Ein Bombardement mit Material aus dem All musste also zu einer relativen Zunahme von Wolfram-184 führen. Genau diesen Effekt fanden die Forscher.

Aus dem Verhältnis der Isotope rechneten sie die Masse der Meteoriten hoch, die die Erde getroffen haben müssen. Es ergab sich genau die Menge, die für die heute anzutreffenden Edelmetallkonzentrationen einschließlich Gold und Platin notwendig ist.

"Unsere Arbeit zeigt, dass die meisten Edelmetalle, auf denen unsere Wirtschaft basiert, durch einen glücklichen Umstand auf den Planeten kamen", sagt Willbold. "Nämlich dadurch, dass die Erde von rund 20 Trillionen Tonnen Sternenmaterial getroffen wurde."