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Die Erde wird vom Zerfall radioaktiver Elemente in ihrem Inneren aufgeheizt. © Johannes Gerhardus Swanepoel/ thinkstock

Wie viel Radioaktivität braucht die Erde?

Für die Habitabilität eines Planeten ist auch der Gehalt an Uran und Thorium entscheidend

Kosmischer Glücksfall: Unser Planet verdankt seine Lebensfreundlichkeit zum großen Teil seinen radioaktiven Elementen – denn er enthält von ihnen genau das richtige Maß, wie nun Forscher ermittelt haben. Die Zerfallshitze von langlebigen Radionukliden wie Uran und Thorium ermöglicht die Plattentektonik, hält den Geodynamo in Gang und schafft das schützende Erdmagnetfeld. Andere Planeten dagegen haben oft zu viel oder zu wenig von dieser inneren Heizung.

Die Habitabilität eines Planeten hängt nicht nur vom richtigen Abstand zu seinem Stern ab, sondern auch von einer Reihe interner Faktoren. So benötigt er ein Magnetfeld, um das Leben auf seiner Oberfläche vor Strahlung zu schützen und seine Atmosphäre vor der Erosion durch den Sternenwind zu bewahren. Günstig ist zudem eine Plattentektonik, die geologische Kreisläufe antreibt. All diese Eigenschaften und Prozesse wiederum haben eine gemeinsame Wurzel: Sie beruhen auf der inneren Heizung des Planeten.

Warum radioaktive Elemente wichtig sind

„Planeten sind gewaltige Wärmemaschinen: Sie geben innere Hitze an ihre Oberflächen ab und treiben damit Prozesse wie den Geodynamo, den Vulkanismus und die Plattentektonik an“, erklären Francis Nimmo von der University of California in Santa Cruz und seine Kollegen. Die Energie für diese innere Hitze liefert bei jungen Planeten noch die Restwärme aus der Akkretionszeit. Sie könnte auch bei Mars und Erdmond die Haupttriebkraft für den urzeitlichen Vulkanismus gewesen sein.

Später jedoch sind entweder Gezeitenkräfte nötig, wie sie beispielsweise der Jupiter auf seine Monde Io und Europa ausübt, oder aber eine interne Heizung in Form radioaktiver Zerfallsreaktionen. Als Quelle dafür spielen vor allem langlebige Radionuklide wie Uran und Thorium eine Rolle. Diese schweren Elemente jedoch entstehen im Kosmos vor allem durch energiereiche Ereignisse wie Neutronensternkollisionen oder den Kollaps sehr massereicher Sterne.

Große Schwankungsbreiten

An diesem Punkt setzt die aktuelle Studie an. Denn diese energiereichen Ereignisse sind im Kosmos nicht gleichmäßig verteilt, so dass Sterne und ihre Planeten ganz unterschiedliche Gehalte dieser schweren Elemente in sich bergen können. „Gesteinsplaneten haben daher große Unterschiede in ihrer radiogenischen Hitzeproduktion – sie variiert von 30 bis zu 300 Prozent des irdischen Werts“, erklären Nimmo und sein Team. Mehr erfahren...

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