Supererden aus Metall

[irony]

Exoplaneten gibt es viele. Planeten, die größer sind als die Erde und hauptsächlich, fast nur aus Metallen bestehen, welche Eigenschaften hätten die?

Z.B. ein reiner Eisenplanet mit der zehnfachen Masse der Erde. Oder eine Supererde, die hauptsächlich aus Blei, Quecksilber und Gold (Elemente mit Ordnungszahlen um die 80) besteht.

[Dannyboy]

Exoplaneten gibt es viele. Planeten, die größer sind als die Erde und hauptsächlich, fast nur aus Metallen bestehen, welche Eigenschaften hätten die?

Sie hätten eine Gravitation, die dafür sorgt, dass sie sehr viele Gase und andere Staubpartikel anziehen und daher ganz sicher nicht mehr fast nur aus Metall bestehen.

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

Das ist gar nicht möglich. Schwere Elemente sind aus ihrem Entstehungsprozess heraus gar nicht geeignet, sich derart zu konzentrieren.

[Bynaus]

Sie hätten eine Gravitation, die dafür sorgt, dass sie sehr viele Gase und andere Staubpartikel anziehen und daher ganz sicher nicht mehr fast nur aus Metall bestehen.

Na gut, sie könnten aber auch so heiss sein, dass flüchtigere Stoffe schnell wieder verloren gehen. Zumindest bei einigen bekannten Exoplaneten denkt man, dass sie ähnlich wie Merkur einen sehr grossen Kern haben müssen. Aber natürlich bestehen auch diese Objekte nicht ausschliesslich aus Metallen (=vorwiegend Eisen).

Tatsächlich sind Planeten aus Metall nicht die dichtesten extrasolaren Planeten: sehr massive Gasriesen (ab ca. 10-20 Jupitermassen) können sehr hohe Dichten weit über jener von Eisen erreichen.

[Dannyboy]

Hm, ja, dann dürfte aber auch viel Wasserstoff metallisch vorliegen
Diese superheißen Supererden werden dann wohl eine Atmosphäre aus verdampften Metallen aufweisen und an der Oberfläche glutflüssig sein.

[Thomas W. Riker]

Mal ein paar Zahlen zum Thema.
Unser Heimaplanet Erde ist, wie sicher vielen bekannt, mit ~5,5g/cm³ der dichteste Planet des Sonnensystems.
Er besteht vorrangig aus folgenden Elementen (nach Masseanteil):
34,6% Eisen
29,5% Sauerstoff
15,2% Silizium
12,7% Magnesium
2,4% Nickel
1,9% Schwefel
0,05% Titan

3,65% weitere Elemente Q: neunplaneten.de

Zum Gold:
Die Erde hat einen Anteil von ca 225.000m³ Gold, was einem Würfel von ~61m Kantenlänge oder bei einer Dichte von ~19,25t/m³ ~4,3 miot entspricht. Bisher gefördert wurden 8.000m³, also etwa ein Würfel mit einer Kantenlänge von 20m (etwa die Größe des Brandeburger Tores) oder etwa 1m Rand des Würfels der Gesamtmenge bzw 3,7%.
Jährlich werden zur Zeit 2600t oder 125m³ gefördert, der Vorrat reicht bei (nur theoretisch) konstanter Förderung noch 1728 Jahre.

Sehr dichte Planeten etwa mit der Dichte von Gold könnten sich wohl nur in der Nähe von Supernovae bilden, aber wie sollten sich dort, bei der hohen Expansionsgeschwindigkeit, Protoplaneten bilden?

In Vergleich mit Silber:
Anteil in der Erdkruste / Reserven weltweit / Abbau p.a.
Gold 0,000.000.5% / 50.000t / 2.500t
Silber 0,000.007.9% / 500.000t / 30.000t

[Bynaus]

Jährlich werden zur Zeit 2600t oder 125m³ gefördert, der Vorrat reicht bei konstanter Förderung noch 1728 Jahre.

Bei den heute bekannten Vorkommen, ja. Es bleibt aber nie bei den bekannten Vorkommen. Gerade Gold ist ein Element, das man sehr leicht von Asteroiden gewinnen kann.

Sehr dichte Planeten etwa mit der Dichte von Gold könnten sich wohl nur in der Nähe von Supernovae bilden, aber wie sollten sich dort, bei der hohen Expansionsgeschwindigkeit, Protoplaneten bilden?

Nicht nur das: wie Dannyboy schon andeutete, bestehen die Produkte einer Supernova ja bei weitem nicht nur aus Gold, sondern aus unzähligen Stoffen. Das häufigste Element in einer Supernova-Explosionswolke ist (oft) immer noch Wasserstoff. Selbst wenn also ein Teil dieser Materie zurückfallen und eine Scheibe um den Sternrest bilden sollte, werden sich darin niemals "Goldplaneten" bilden.

[Thomas W. Riker]

Damit müsste man dann aber schon in den nächsten Jahrzehnten beginnen, da die Tiefe der Bergwerke für Gold und Silber sich schon von 4000 auf 5000m verändert.

Es ist auch faszinierend, dass schwerere Elemente als Eisen überhaupt entstehen, da die Eisen-Fusion in Sternen schon deren "Tod" einläutet.

[Bakkad Baran]

Mal ein paar Zahlen zum Thema.
Unser Heimaplanet Erde ist, wie sicher vielen bekannt, mit ~5,5g/cm³ der dichteste Planet des Sonnensystems.
Er besteht vorrangig aus folgenden Elementen (nach Masseanteil):
34,6% Eisen
29,5% Sauerstoff
15,2% Silizium
12,7% Magnesium
2,4% Nickel
1,9% Schwefel
0,05% Titan

3,65% weitere Elemente Q: neunplaneten.de

Zum Gold:
Die Erde hat einen Anteil von ca 225.000m³ Gold, was einem Würfel von ~61m Kantenlänge oder bei einer Dichte von ~19,25t/m³ ~4,3 miot entspricht. Bisher gefördert wurden 8.000m³, also etwa ein Würfel mit einer Kantenlänge von 20m (etwa die Größe des Brandeburger Tores) oder etwa 1m Rand des Würfels der Gesamtmenge bzw 3,7%.
Jährlich werden zur Zeit 2600t oder 125m³ gefördert, der Vorrat reicht bei (nur theoretisch) konstanter Förderung noch 1728 Jahre.

Sehr dichte Planeten etwa mit der Dichte von Gold könnten sich wohl nur in der Nähe von Supernovae bilden, aber wie sollten sich dort, bei der hohen Expansionsgeschwindigkeit, Protoplaneten bilden?

In Vergleich mit Silber:
Anteil in der Erdkruste / Reserven weltweit / Abbau p.a.
Gold 0,000.000.5% / 50.000t / 2.500t
Silber 0,000.007.9% / 500.000t / 30.000t

woher sollte man so genau sagen können wieviel gold auf der erde zu finden ist ? oder andere metallbestände ? in großen tiefen könnten sicher weitaus mehr metalle vorherrschen als wie es heute annehmen könnten ?

[Thomas W. Riker]

woher sollte man so genau sagen können wieviel gold auf der erde zu finden ist ? oder andere metallbestände ? in großen tiefen könnten sicher weitaus mehr metalle vorherrschen als wie es heute annehmen könnten ?

Ich habe mal Spocky eine PN geschickt.
Er kann sicher mit seinem Fachwissen bei diesen Fragen weiterhelfen. Ich bin leider nur ein engagierter Laie, der in diesem Unterforen schon viel dazugelernt hat.

[xanrof]

Es ist auch faszinierend, dass schwerere Elemente als Eisen überhaupt entstehen, da die Eisen-Fusion in Sternen schon deren "Tod" einläutet.

Die schwereren Elemente (>60Fe) werden ja erst in der Supernova gebildet, während die leichteren Elemente durch die solaren Fusionsprozesse vor dem Einsetzen der Supernova entstehen.

---

Ich hab hier mal die mittlere chemische Zusammensetzung des gesamten Sonnensystems.
(nur ausgewählte Elemente, Zahlen in Atomen pro 1 Million Si-Atome* )
H: 2.82x10^10 = ca 90%
He: 2.82x10^09 = ca 10%
C: 1.00x10^07
O: 2.09x10^07
Mg: 1.02x10^06
Al: 8.51x10^04
Si: 1.00x10^06 *
S: 4.47x10^05
Ca: 6.46x10^04
Fe: 8.91x10^05
und aus gegebenem Anlass:
Gold: 0.195
Quecksilber: 0.407
Blei: 1.95

Ich wollte natürlich jetzt nicht die ganze Liste abtippen (aus Fachliteratur), daher nur mal die wichtigsten Elemente.
Die Daten stammen sowohl von spektrokopischen Messungen der Sonne als auch aus Analysen von bestimmten Meteoriten und repräsentieren sehr wahrscheinlich die Zusammensetzung der rotierenden protosolaren Scheibe, bevor sich Sonne und Planeten gebildet haben.

Von dem Material dieser Scheibe haben dann 99.9% der Masse die Sonne gebildet, weswegen man die Zusammensetzung der Sonne als repräsentativ für das Sonnensystem ansehen kann. Aus dem Rest entstanden die Planeten und Monde sowie einige Vorläuferkörper, die es nicht zu einem Planeten geschafft haben. Aus letzteren sind durch Kollisionen die meisten Meteoriten entstanden. Es gibt eine Gruppe von Meteoriten, die CI-Chondrite, deren Zusammensetzung (bis auf H, He, Li, Be sowie die anderen Edelgase) praktisch mit den solaren Daten identisch ist.
(* Das Si ist am sichersten zu messen, daher werden die Daten hierzu in Relation gesetzt)

Wie man sieht, müßte Mutter Natur, um einen Goldplaneten zu erschaffen, zunächst ne Menge anderes Material ''verwerten''.


EDIT:
Ich seh grad die Frage von Bakkad Baran, die sich mit meinem Beitrag überschnitten hat.
Aber die Frage wäre damit wohl beantwortet.
Man kann noch hinzufügen, daß sich viele Metalle, auch Gold, durch geologische Prozesse in der Erdkruste anreichern.

[Liopleurodon]

Sehr dichte Planeten etwa mit der Dichte von Gold könnten sich wohl nur in der Nähe von Supernovae bilden, aber wie sollten sich dort, bei der hohen Expansionsgeschwindigkeit, Protoplaneten bilden?

Die Frage nach dem "wie" ist interessant und kann derzeit nur unzureichend beantwortet werden. Es gibt jedoch die Pulsarplaneten. Diese sind entweder normale Planeten, welche die Explosion irgendwie überstanden haben, oder sie haben sich erst danach gebildet.

[Thomas W. Riker]

Die schwereren Elemente (>60Fe) werden ja erst in der Supernova gebildet, während die leichteren Elemente durch die solaren Fusionsprozesse vor dem Einsetzen der Supernova entstehen.

---

Ich hab hier mal die mittlere chemische Zusammensetzung des gesamten Sonnensystems.
(nur ausgewählte Elemente, Zahlen in Atomen pro 1 Million Si-Atome* )
H: 2.82x10^10 = ca 90%
He: 2.82x10^09 = ca 10%
C: 1.00x10^07
O: 2.09x10^07
Mg: 1.02x10^06
Al: 8.51x10^04
Si: 1.00x10^06 *
S: 4.47x10^05
Ca: 6.46x10^04
Fe: 8.91x10^05
und aus gegebenem Anlass:
Gold: 0.195
Quecksilber: 0.407
Blei: 1.95

Ich wollte natürlich jetzt nicht die ganze Liste abtippen (aus Fachliteratur), daher nur mal die wichtigsten Elemente.
Die Daten stammen sowohl von spektrokopischen Messungen der Sonne als auch aus Analysen von bestimmten Meteoriten und repräsentieren sehr wahrscheinlich die Zusammensetzung der rotierenden protosolaren Scheibe, bevor sich Sonne und Planeten gebildet haben.

Von dem Material dieser Scheibe haben dann 99.9% der Masse die Sonne gebildet, weswegen man die Zusammensetzung der Sonne als repräsentativ für das Sonnensystem ansehen kann. Aus dem Rest entstanden die Planeten und Monde sowie einige Vorläuferkörper, die es nicht zu einem Planeten geschafft haben. Aus letzteren sind durch Kollisionen die meisten Meteoriten entstanden. Es gibt eine Gruppe von Meteoriten, die CI-Chondrite, deren Zusammensetzung (bis auf H, He, Li, Be sowie die anderen Edelgase) praktisch mit den solaren Daten identisch ist.
(* Das Si ist am sichersten zu messen, daher werden die Daten hierzu in Relation gesetzt)

Wie man sieht, müßte Mutter Natur, um einen Goldplaneten zu erschaffen, zunächst ne Menge anderes Material ''verwerten''.


EDIT:
Ich seh grad die Frage von Bakkad Baran, die sich mit meinem Beitrag überschnitten hat.
Aber die Frage wäre damit wohl beantwortet.
Man kann noch hinzufügen, daß sich viele Metalle, auch Gold, durch geologische Prozesse in der Erdkruste anreichern.

"In der Erdkruste anreichern" klingt bei den schweren Elemente euphemistisch. Es geht dabei um wenige Gramm pro *Tausend*Tonnen, selten um Gramm pro Tonnen.

Sehr gut passen dazu die Daten der Sonde Dawn, die den Protoplaneten Vesta untersucht hat und die jetzt auf dem Weg zu Ceres ist (eigener Thread in T&W).

@ Liopleurodon

Die empirischen Daten sind leider noch gering:
5 Planeten, 6 fragliche Planeten und 1 Proplyd (Protoplanetary disk)
zwischen 0,0004 (!) Erdmassen und 2,5 Jupitermassen

http://de.wikipedia.org/wiki/Pulsar-Planet

[Spocky]

Ich habe mal Spocky eine PN geschickt.
Er kann sicher mit seinem Fachwissen bei diesen Fragen weiterhelfen. Ich bin leider nur ein engagierter Laie, der in diesem Unterforen schon viel dazugelernt hat.

Hab ich gekriegt

Ich bin jetzt kein Experte, was Lagerstättenkunde angeht, aber man kennt die Anteile an Elementen in den verschiedenen Gesteinsarten und Schichten. Das Wissen hat man dadurch, dass man Gesteine entweder komplett aufgeschlossen oder als Xenolithe in anderen Gesteinen vorliegen hat. Weiterhin kennt man natürlich die Zusammensetzungen von Meteoriten, die sich wiederum grundsätzlich mit dem Aufbau der Erde (Kruste, Mantel und Kern) decken. In sofern muss man dann nur noch von den Teilmassen hochrechnen auf die Gesamtmassen.

Natürlich ist das immer auch mit Fehlern behaftet. Gold findet man in der Kruste hauptsächlich angereichert in sekundären Quarzadern. Dass man da jetzt nicht die exakte Anzahl kennt ist logisch, die kann man auch nur abschätzen.

[Knörf]

Naja so ein richtiger Metallplanet wäre sicher super für uns geeignet als Rohstoffquelle. Irgendwann wird die Menschheit sicher riesige Raumschiffe bauen wollen und da reichen die Rohstoffe der Erde sicher nicht aus.

[xanrof]

Naja so ein richtiger Metallplanet wäre sicher super für uns geeignet als Rohstoffquelle. Irgendwann wird die Menschheit sicher riesige Raumschiffe bauen wollen und da reichen die Rohstoffe der Erde sicher nicht aus.

Dafür gibt's dann die Asteroiden.
Da gibt es mehr als genug von allem.