Wissen
Eine Niob-Eisenverbindung.
Eine Niob-Eisenverbindung.(Foto: imago stock&people)
Dienstag, 24. Oktober 2017

Forscher lüften Geheimnis: Wo ist das Niob geblieben?

Die meisten wissen, was Kryptonit ist, obwohl es das Mineral, das Superman die Kräfte raubt, gar nicht gibt. Was hingegen Niob ist, wissen nur wenige. Dabei ist das seltene Schwermetall ein Zeitzeuge bei der Entstehung der Erde vor 4,5 Milliarden Jahren.

Niob gehört zu den begehrtesten Stoffen der Erde. Das Schwermetall ist superhart, superleitend und sehr selten. Es kommt in vielen Gesteinen nur in äußerst geringen Konzentrationen von einem Gramm pro Tonne oder oft sogar noch weniger vor. Dementsprechend hoch ist auch der Niob-Preis. Dabei müssten laut Theorie der Erdentstehung wesentlich höhere Konzentrationen zu finden sein.

Niob

Niob ist ein seltenes Schwermetall, das im Periodensystem der chemischen Elemente die Ordnungszahl 41 trägt und dort mit Nb aufgeführt wird. Das graue, gut schmiedbare Metall wird als Legierungszusatz für Pipelines, im Raketenbau und für Kernbrennstäbe verwendet. Wegen seiner bläulichen Verfärbung kommt es auch bei der Herstellung von Piercings und als Oberflächenbeschichtung für Implantate zum Einsatz. Es gibt nur drei Abbaugebiete auf der Erde.

Geht man davon aus, dass die Erde vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren durch die Kollision mit Asteroiden auf ihre gegenwärtige Größe gewachsen ist, müssten sich beträchtliche Mengen Niob in der äußeren Silikathülle der Erde befinden. Doch dem ist nicht so. Schon seit ungefähr zehn Jahren ist bekannt, dass in der äußeren Silikathülle der Erde, die sich aus Erdkruste und Erdmantel zusammensetzt, ungefähr 20 Prozent an Niob fehlen. Der Grund dafür war bislang nicht bekannt, es wurde aber schon lange spekuliert, dass diese 20 Prozent Niob während der geologischen Frühgeschichte der Erde verloren gegangen sind.

Wo ist das Niob geblieben?

Ein Forscherteam der Universität zu Köln und der Universität Bonn kann dieses Geheimnis nun lüften. Es hat herausgefunden, wo das verschwundene Niob geblieben ist. "Das fehlende Niob befindet sich im Metallkern der Erde, in einer Tiefe von mehr als 2900 Kilometern", erklärt der Geochemiker Carsten Münker aus Köln. "Wir wissen aber jetzt durch unsere Untersuchungen, dass es schon in den Asteroiden in deren Metallkern gewandert ist", ergänzt sein Kollege Raul Fonseca aus Bonn. Die Ergebnisse der neuen Studie legen nahe, dass bei solchen planetaren Kollisionen die Metallkerne der Asteroiden direkt mit dem Metallkern der jungen, noch flüssigen Erde verschmolzen sind.

Die Forscher vom Institut für Geologie und Mineralogie in Köln und vom Steinmann Institut in Bonn führten für ihre Untersuchungen extrem genaue Messungen der Gehalte an Niob in Meteoritenbruchstücken aus dem Asteroidengürtel durch. "Diese Asteroiden sind die einzigen Überbleibsel aus der Frühzeit des Sonnensystems vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren", erklärt Dr. Toni Schulz, jetzt an der Universität Wien, der viele der kostbaren Meteoritenproben für die Studie vorab untersucht und ausgewählt hat. Alle größeren Planeten im Sonnensystem sind durch Kollision von solchen Asteroiden entstanden.

Bisher war man davon ausgegangen, dass das Element Niob nur in den silikatreichen äußeren Hüllen von Asteroiden vorkommt und nicht in deren metallischen Kernen. "Überraschenderweise zeigte sich im Labor, dass bei der Aufschmelzung solcher Asteroiden tatsächlich erhebliche Mengen an Niob in deren Metallkerne wandern können", so Fonseca.

Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im Fachmagazin "Nature Geoscience".

Quelle: n-tv.de

Empfehlungen