Supererden aus Metall

[Thomas W. Riker]

Hier passt es wohl am ehesten rein:

Rund drei Viertel aller vom Weltraumteleskop Kepler nachgewiesenen Planeten haben Radien zwischen dem 1- bis 4-fachen des Erdradius.
Diese Supererden bis Minineptune lassen sich in zwei unterschiedliche Gruppen einteilen.
Bis zum 1,5-fachen Erdradius sind es "erdähnliche" felsige Planeten. Darüber haben die Planeten zwar auch Kerne aus Metallen und Silikaten, jedoch hat die Gashülle einen großen Anteil an der Gesamtmasse, weshalb die mittlere Dichte wesentlich niedriger ist. Dieser Planetentyp fehlt in unserem Sonnensystem, obwohl er in den Entdeckungen von Kepler den größten Anteil hat.

Aus: Sterne und Weltraum 3/2014, S. 17

Marcy, G. W. et al., Astrophysical Journal Supplement, im Druck, 201.

[Liopleurodon]

Anscheinend gibt es Sterne mit Bleikruste: scinexx | Exotische Sterne: Bleierne Wolken statt Wasserstoff: Eine 100 Kilometer dicke Schicht aus Blei bedeckt die Oberfläche zweier Zwergsterne

Es ist wohl keine Kruste, sondern Wolken aus Blei, die an die Oberfläche gelangen, während sich der seiner äußeren Hülle beraubte Stern neu arrangiert. In der Folge sollten sich das Helium und die schwereren Elemente - einschließlich des Bleis - wieder in Richtung Zentrum verlagern, so dass die Atmosphäre schließlich wieder aus Wasserstoff besteht. Es scheint sich hier um einen kurzen - und dementsprechend seltenen - Übergangszustand zu handeln.

Giant clouds of lead glimpsed on distant dwarf stars - physics-math - 01 August 2013 - New Scientist

[Spocky]

Auch in unserer Sonne kommt Blei vor, ein Atom unter zehn Milliarden ist gar nicht mal so wenig, für Ordnungszahl 82. Wahrscheinlich gibt es auf der Sonne auch mehr Gold als auf der Erde.

Das ergibt sich ja schon alleine aus der Statistik. Aus wie vielen Atomen besteht die Sonne und aus wie vielen die Erde?

[irony]

Oder eine Supererde, die hauptsächlich aus Blei, Quecksilber und Gold (Elemente mit Ordnungszahlen um die 80) besteht.

Anscheinend gibt es Sterne mit Bleikruste: scinexx | Exotische Sterne: Bleierne Wolken statt Wasserstoff: Eine 100 Kilometer dicke Schicht aus Blei bedeckt die Oberfläche zweier Zwergsterne

Auch in unserer Sonne kommt Blei vor, ein Atom unter zehn Milliarden ist gar nicht mal so wenig, für Ordnungszahl 82. Wahrscheinlich gibt es auf der Sonne auch mehr Gold als auf der Erde.

[Bynaus]

@TWR: Wie xanrof gesagt hat: Meteoriten haben eine deutlich höhere Goldkonzentration als die Erdkruste. Auch die Goldkonzentration der Gesamterde wird ähnlich hoch sein, bloss ist das Gold "leider" praktisch ausschliesslich im Kern konzentriert (Gold ist "siderophil" und wurde bei der Differentiation vom Eisen in den Kern abgeschleppt). Alle oberflächennahen Goldvorkommen (auch Platin, Palladium, Rhenium und andere hochsiderophile Elemente) haben wohl ihren Ursprung in Meteoriten, die die Erdkruste in den Jahrmilliarden seit der Differentiation getroffen haben.

Auf den Oberflächen muß man erst mal Rigolith und Basalt wegräumen.

Der Regolith hat die gleiche Zusammensetzung wie das Material darunter: Regolith ist ja auch nichts anderes als von Einschlägen zertrümmertes Asteroidenmaterial. Das Gold da rauszuholen dürfte sogar noch leichter sein, da man sich das Zertrümmern sparen kann.

Basalt gibts nur auf sehr wenigen Asteroiden (V-Typen genannt). Asteroiden, die eine basalthaltige Oberfläche haben, sind differenziert und ihr Gold ist in ihren Kern verschwunden. Aber selbst wenn du Ceres, Vesta und noch ein paar mehr der ganz Grossen weglässt: die Hälfte der Masse des Gürtels ist immer noch da. Immer noch 3 Milliarden Mal mehr Gold als in der gesamten Geschichte der Menschheit geschürft wurde. Mehr als genug.

Mit einem Asteroiden von wenigen km Durchmesser käme man da imho nicht sehr weit.

Im Gegenteil. Bei 170 ppb hast du in einem Asteroiden von, sagen wir, 3 km Durchmesser bereits 7200 Tonnen Gold. Ganz zu schweigen von ähnlichen Mengen anderer, ebenfalls sehr wertvoller Metalle.

Heute kostet eine Feinunze Gold (31,1g) 1.391,21$ oder 1kg 44.733$
Zur Zeit kostet afair der Transport von 1kg (nur) in den Erdorbit schon rund 10.000$.

Im Bergbau produziert jedes Kilogramm Ausrüstung Hunderte bis Millionen Kilogram des Produkts - Das könnte sich durchaus schon heute lohnen, wenn es gross genug aufgezogen würde. Allerdings ist die Technik noch nicht ganz so weit, und Preissenkungen beim Transport ins All sind absehbar: Die Falcon Heavy etwa wird Material zum Preis von ca. 1500 $/kg befördern. Die Asteroiden-Bergbau-Firmen, die kürzlich an die Öffentlichkeit gingen, denken dann auch darüber nach, den Abbau robotisch zu gestalten, das spart noch einmal Kosten.

Nun ja, die Besonderheit ist seine Größe (= Masse), die die Differenzierung erst ermöglicht hat. Nur Ceres ist noch schwerer im Gürtel.

Bei der Differenzierung von Asteroiden spielt nicht die Masse, sondern der Zeitpunkt der Entstehung die wichtigste Rolle. Denn diese Asteroiden sind viel zu klein, als dass 40K, 235/238U und 232Th genügend Wärme entwickeln könnten, um eine Differenzierung zu erwirken. Diese Asteroiden sind durch kurzlebige Radionuklide aufgeschmolzen, die es nur in der Frühzeit des Sonnensystems gab, v.a. wohl 26Al und 60Fe. Man denkt, dass bereits Asteroiden ab 20 km Durchmesser, wenn sie früh genug gebildet wurden, differenziert wurden (z.B. der Mutterkörper der Acapulcoiten). Später war das 26Al und 60Fe weg, da bildeten sich nur noch undifferenzierte Asteroiden. Vesta (bzw. die HED-Meteoriten, die von Vesta kommen) hat sich dann auch sehr früh gebildet. Bei Ceres ist es deshalb überhaupt nicht gesagt, dass sie differenziert sein muss: die Oberfläche zeigt auf jeden Fall keine Spuren von Basalt. Genauer werden wir das aber erst 2015 wissen.

[Thomas W. Riker]

Im Endeffekt kommt es ja darauf an, dass ein Himmelskörper die Temperatur bei der Entstehung lange genug halten kann, um zu so einer Differentiation zu gelangen. Die Gründsteingürtel auf der Erde entstanden wohl erst, nachdem der Mond längst erstarrt war, aber das wiederum liegt wohl auch an der Größe, da es eben noch länger ZU heiß war für eine Kristallisation, geschweige denn eine Kristallisationsdifferentiation

Womit wir wieder bei Erzlagerstätten mit u.a. Gold wären.
Falls ich mich richtig erinnere, soll Vesta übrigens aus dem Inneren des Sonnensystems herausgewandert sein, konnte daher wohl relativ lange Wärme speichern.

[Spocky]

Im Endeffekt kommt es ja darauf an, dass ein Himmelskörper die Temperatur bei der Entstehung lange genug halten kann, um zu so einer Differentiation zu gelangen. Die Gründsteingürtel auf der Erde entstanden wohl erst, nachdem der Mond längst erstarrt war, aber das wiederum liegt wohl auch an der Größe, da es eben noch länger ZU heiß war für eine Kristallisation, geschweige denn eine Kristallisationsdifferentiation

[Thomas W. Riker]

Der Protoplanet Vesta hat übrigens vulkanische Strukturen.
Der von Vesta stammende Howardit Bununu hat Eukrit-Bestandteile.
Zu Vesta empfehle ich SuW Juni 2013, S. 34-43, Autoren sind Ralf Jaumann und Thorsten Dambeck.

Welt der Wissenschaft: Vorstoß zu einem Protoplaneten - Sterne und Weltraum

(Fachvortrag von R. Jaumann 1h13' im link)

Können die letzten Beiträge in den Dawn-Thread verlinkt werden?

[xanrof]

Zumindest steht da schonmal drin, dass Vesta einzigartig für einen Asteroiden sei und sonst wohl keiner Basalt besitze, oder ähnlich geologisch komplex aufgebaut wäre.

Das sieht für mich nach einer einzigartigen Entstehung dieses Himmelskörpers aus, wie auch immer die ausgesehen hat.

Nun ja, die Besonderheit ist seine Größe (= Masse), die die Differenzierung erst ermöglicht hat. Nur Ceres ist noch schwerer im Gürtel.
Die Daten stammen ja von spektroskopischen Methoden der Oberfläche. Ich denke, Ceres sollte auch solche vulkanischen Merkmale zeigen, wenn sie direkt an der Oberfläche wären. Möglicherweise hat Vesta ''vor kurzem'' einen Impakt erlebt, der den Regolith in dieser Region weggepustet hat?
Das ist aber Spekulation von mir, ich bin bei den Zwergplaneten jetzt nicht perfekt auf dem Laufenden.

[Spocky]

Gut, das ist dann aber sicher ein Basanit, also im Endeffekt aus quarzuntersättigtes Material und nicht Tholeiitisch, wie es auf der Erde in der Kruste das häufigste Mineral ist.
Fileiagramm Basalt.svg - Wikimedia Commons

- - - Aktualisiert - - -

Ich denke, TWR bezieht sich vielleicht auf die Wiki-Artikel:

https://de.wikipedia.org/wiki/(4)_Vesta#Zusammensetzung_und_Oberfläche

Dort steht was von Lava, die als Basalt interpretiert wird.
Ich versuche morgen mal, an das Paper ranzukommen, das als Quelle angegeben wird.

edit:
das gibt es sogar online:
https://encrypted.google.com/url?sa=...,d.ZWU&cad=rja

Zumindest steht da schonmal drin, dass Vesta einzigartig für einen Asteroiden sei und sonst wohl keiner Basalt besitze, oder ähnlich geologisch komplex aufgebaut wäre.

Das sieht für mich nach einer einzigartigen Entstehung dieses Himmelskörpers aus, wie auch immer die ausgesehen hat.

[xanrof]

Ich kann mir nicht vorstellen, dass wir auf einem Asteroiden oder auch einem Zwergplaneten Basalt finden werden. Dazu brauchst du schon einige Durchläufe an Kristallisatinsdifferentiation, um aus dem ultrabasischen Ausgangsgestein einen Basalt rauszuholen

Ich denke, TWR bezieht sich vielleicht auf die Wiki-Artikel:

https://de.wikipedia.org/wiki/(4)_Vesta#Zusammensetzung_und_Oberfläche

Dort steht was von Lava, die als Basalt interpretiert wird.
Ich versuche morgen mal, an das Paper ranzukommen, das als Quelle angegeben wird.

edit:
das gibt es sogar online:

https://encrypted.google.com/url?sa=t&rct=j&q=geologic%20mapping%20of%20vesta%20from%201994%20hubble%20space%20telescope%20images&source=web&cd=2&ved=0CC0QFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.researchgate.net%2Fpublication%2F222487154_Geologic_Mapping_of_Vesta_from_1994_Hubble_Space_Telescope_Images%2Ffile%2F9fcfd50fee3b853c90.pdf&ei=ObW4UbqPCIezhAf_tYDQDg&usg=AFQjCNHyS65WPI9YexPVywrdyHCck0nCRw&bvm=bv.47810305,d.ZWU&cad=rja

Aus den Schlußfolgerungen:

The compositional contrast and the albedo contrast be- tween the western and eastern hemispheres suggests a distinct difference in morphologies. Within the western hemisphere, the narrower absorption bands provide the spectral evidence for a single mineralogical component. These spectra are most consistent with these units being surface basalts having a composition most analogous to that of eucrite meteorites.
(...)
The spectral characteristics discussed above imply the presence of surface basalt units. In order for them to be observed today, these must be units that have survived since the time of their emplacement. If eucrite meteorites represent samples of these basalts, isotopic measurements securely date their emplacement at ��4.5 byr ago.

Anmerkung: ''Eukrite'' sind eine Untergruppe von Meteoriten, die hauptsächlich aus Pyroxenen und Plagioklas bestehen. Sie werden zur HED-Gruppe gezählt, von der angenommen wird, daß sie von 4Vesta stammen.
Tatsächlich werden sie als Differenziate interpretiert.

[Thomas W. Riker]

Ich kann mir nicht vorstellen, dass wir auf einem Asteroiden oder auch einem Zwergplaneten Basalt finden werden. Dazu brauchst du schon einige Durchläufe an Kristallisatinsdifferentiation, um aus dem ultrabasischen Ausgangsgestein einen Basalt rauszuholen

Lt wiki besteht die Kruste des zweitgrößten Körpers im Hauptgürtel, Vesta, aus basaltischen Material. Guck am besten mal in den Dawn Thread, bzw die NASA HP.

[Spocky]

30% der Masse des Hauptgürtels entfällt wiederum schon auf Ceres (Dichte 2,1t/m³),~8% entfallen auf Vesta (Dichte 3,5t/m³). Man müsste also wieder sehr tief schürfen.Auf den Oberflächen muß man erst mal Rigolith und Basalt wegräumen.

Ich kann mir nicht vorstellen, dass wir auf einem Asteroiden oder auch einem Zwergplaneten Basalt finden werden. Dazu brauchst du schon einige Durchläufe an Kristallisatinsdifferentiation, um aus dem ultrabasischen Ausgangsgestein einen Basalt rauszuholen

[xanrof]

Bei einer realistischen Dichte von 3t/m³ halte ich einen Goldanteil von 170ppb um die eine oder andere 10er Potenz zu hoch.

Ne, das stimmt schon. Die verschiedenen Kohligen Chondrite haben Gold-Konzentrationen zwischen 120 ppb (CK) und 190 ppb (CO), die Gewöhnlichen Chondrite liegen zwischen 140 ppb (LL) und 220 ppb (H). Das sind Konzentrationen bezogen auf die Gesamtmasse.
Die Kohligen und die Gewöhnlichen Chondrite repräsentieren die überwiegende Mehrheit der Meteoriten, und deren Mutterkörper sind die Asteroiden.

1000 ppb = 1 ppm = 0.0001 wt.% (Masse-%)
Und zum Abbau nicht nur von Gold würde man sich auch erstmal an kleinere Objekte ranmachen.

[Thomas W. Riker]

irgendwie passt diese Angabe nicht so recht mit dieser zusammen:
da stehen plötzlich nur noch 50.000 Tonnen statt 4,3 Millionen?

Der scheinbare Widerspruch besteht darin, dass sich die 4,3miot wohl auf die ganze Erde und die 50.000t wohl auf den real abbaubaren Anteil in der Erdkruste, mittlerweile schon in 5km Tiefe (!) beziehen.

- - - Aktualisiert - - -

Da ist aber nicht das relevante Verhältnis. Man muss das, wenn schon, in Beziehung setzen zu den Mengen, die wir tatsächlich brauchen/fördern.

Nehmen wir Gold: etwa 170'000 Tonnen wurden über die gesamte Geschichte der Menschheit abgebaut. Bei 170 ppb in einem Metoriten wären das 170'000 x (1'000'000'000/170) = 1e12 Tonnen Meteoritenmaterial. Bei einer Dichte von 3 Tonnen/m^3 entspricht das einem Radius (Durchmesser) von gerade mal 4.3 (8.6) km. Oder anders gerechnet, wenn der Asteroidengürtel 1/1600 Erdmassen enthält, und die Erdmasse 6e21 Tonnen beträgt, dann könnten wir im Asteroidengürtel also nochmals 6e21 / 1e12 = 6 Milliarden mal mehr Gold abbauen wie in der gesamten bisherigen Geschichte der Menschheit.

Ich denke, das sollte für eine ganze Weile reichen...

Bei einer realistischen Dichte von 3t/m³ halte ich einen Goldanteil von 170ppb um die eine oder andere 10er Potenz zu hoch.
30% der Masse des Hauptgürtels entfällt wiederum schon auf Ceres (Dichte 2,1t/m³),~8% entfallen auf Vesta (Dichte 3,5t/m³). Man müsste also wieder sehr tief schürfen.Auf den Oberflächen muß man erst mal Rigolith und Basalt wegräumen.
Mit einem Asteroiden von wenigen km Durchmesser käme man da imho nicht sehr weit.

Noch eine Anmerkung:
Heute kostet eine Feinunze Gold (31,1g) 1.391,21$ oder 1kg 44.733$
Zur Zeit kostet afair der Transport von 1kg (nur) in den Erdorbit schon rund 10.000$.
Einige Tonnen an Menschen, Material und einer Sonde zum Rückransport sowie Treibstoff müssten erst mal zu einem Asteroiden geschickt werden.
Es wäre erstmal eine Frage, ab welchem Rohstoff-Preis sich das Ganze lohnt (wir sind ja in T&W und nicht im SciFi-Bereich).