Letzte Aktualisierung: 3. November 2024

Die ersten Mineralien von Sternensystemen

Was ist ein Mineral?

AMineralist eine natürliche, feste, anorganische Substanz mit einer präzisen chemischen Zusammensetzung und einer geordneten kristallinen Atomstruktur. Die chemische Formel für Quarz lautet beispielsweise SiO₂, was auf eine Zusammensetzung aus Silizium und Sauerstoff in festen Anteilen hinweist. Verwechseln Sie Steine nicht mit Mineralien. Ein Mineral ist eine reine Substanz, während ein Gestein ein Aggregat aus mehreren Mineralien ist. Granit ist beispielsweise ein Gestein aus Quarz (SiO).₂), Feldspat (KAlSi₃O₈) und Glimmer (KAl₂(Wenn₃Al)O₁₀(OH,F)₂), wobei es sich jeweils um ein eigenes Mineral handelt.

Materie nach der ursprünglichen Nukleosynthese

Nach dem Urknall bestand das frühe Universum hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium mit winzigen Spuren von Lithium. Diese leichten Elemente entstanden in den frühesten Augenblicken des Universums in einem Prozess namensUrnukleosynthese.
Nicht mit diesen ersten Lichtelementen werden sich die ersten Kristalle bilden. Mit anderen Worten: Die ursprüngliche Nukleosynthese erklärt nicht die Bildung der ersten Mineralien.
Für die Bildung von Mineralien werden schwerere Elemente benötigt (Kohlenstoff, Sauerstoff, Aluminium, Silizium, Eisen usw.).

Die ersten Feststoffe im Universum entstehen in Stellar Ejecta

Schwerere Elemente wurden im Herzen von Sternen durch Kernfusionsreaktionen erzeugt. Wenn ein Stern das Ende seines Lebens erreicht, insbesondere bei Supernova-Explosionen, gibt er die schweren Elemente, die er produziert hat, in den Weltraum ab. Allerdings sind die in diesen Auswurfmassen gebildeten Mineralien recht einfach und wenig vielfältig, da die extremen physikalisch-chemischen Bedingungen die Bildung zahlreicher Mineralien nicht zulassenstabile Mineralien.

Die in Sternauswürfen vorhandenen Urmineralien sind:erste Feststoffeaus heißen, ionisierten Gasen kondensieren, die beim Untergang von Sternen ausgestoßen werden. Diese Mineralien entstehen unter extremen Temperatur- und Druckbedingungen und ihre Zusammensetzung wird durch die chemischen Elemente begrenzt, die im interstellaren Raum erzeugt und verteilt werden.

Einfache Silikatkörner wie Olivine (Mg₂SiO₄) und Pyroxene (MgSiO₃) sowie kohlenstoffreiche Verbindungen (wie Diamanten und Karbide) können in diesen Auswürfen kondensieren. Die meisten „Mineralien“ in Sternauswürfen sind interstellarer Staub, kleine Partikel aus Kohlenstoff, Silizium, Eisen und anderen Elementen, oft amorph (ohne geordnete Kristallstruktur) oder schlecht kristallisiert.

Nach einer Sternexplosion bilden sich in Sternauswürfen einige Arten ursprünglicher Mineralien und einfache Feststoffe. DERHauptarten von MineralienZu den in diesen Umgebungen beobachteten festen Elementen zählen Silikate, Karbide, Graphite, Nanodiamanten, Metalloxide, Sulfide, Metalle und Legierungen.

Diese in Sternauswürfen vorkommenden Urmineralien sind relativ einfach und repräsentieren dieGrundsteine aus festem Materialim interstellaren Medium. Sie entstehen unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen und hängen hauptsächlich von verfügbaren chemischen Elementen wie Silizium, Magnesium, Eisen, Kohlenstoff, Schwefel und Aluminium ab.

DERAnzahl stabiler Urmineralewird auf nur etwa fünfzehn geschätzt.

Anzahl der auf der Erde vorhandenen Mineralien

DERUrmineralienEinfache und widerstandsfähige Mineralien waren durch Aggregation an der Bildung von Planeten beteiligt, auf denen heute komplexere Mineralien beobachtet werden.

Die Erde weist eine außergewöhnlich vielfältige Mineralogie auf. Wir finden mehr als5.000 verschiedene Mineralien auf der Erde.

Wie ist die Erde zu einer solchen Mineralienvielfalt gekommen?

Tatsächlich sind es die Sternauswürfe, die die für die Bildung von Mineralien notwendigen Grundelemente lieferten, doch die terrestrische mineralogische Vielfalt ist das Ergebnis einer langen und komplexen geologischen und chemischen Entwicklung. Der Übergang von rund fünfzehn Urmineralien auf mehr als 5.000 ist das Ergebnis einer Milliarden Jahre dauernden chemischen, geologischen und biologischen Evolution.

Bei der Entstehung der Erde kam es durch die starke innere Hitze zu einer Differenzierung der Planetenschichten (Kern, Mantel, Kruste). Diese Schichten mit unterschiedlichem Druck und unterschiedlicher Temperatur reichern sich langsam mit bestimmten Elementen an und begünstigen so die Bildung neuer Mineralien. Vulkanismus, Wasser, Sauerstoff, lebende Organismen und Plattentektonik haben eine entscheidende Rolle für die Vielfalt der Mineralien auf der Erde gespielt.

DERVulkanismusreichert die Erdkruste mit Elementen aus der Tiefe an. Durch diesen Prozess wurde die Lava zu einer Vielzahl magmatischer Mineralien wie Quarz, komplexen Silikatmineralien (Amphibolen) und verschiedenen Eisenoxiden abgekühlt.

L'Wasserspielte eine entscheidende Rolle bei der Erleichterung chemischer Reaktionen zwischen Mineralien und Gesteinen. Die Bildung hydratisierter Mineralien wie Ton und Glimmer erfolgte durch die Umwandlung von Silikaten. Wasser und Sedimentprozesse lagerten Mineralien schichtweise ab und begünstigten die Bildung von Mineralien wie Gips (CaSO).₄ 2 H₂O) und Halit (NaCl).

L'Aussehen von Sauerstoffin der Atmosphäre, erzeugt durch die Photosynthese der ersten Organismen, führte zu einer massiven Oxidation. So entstehen neue oxidierte Mineralien wie Hämatit (Fe₂O₃), Karbonate (Kalzit, Aragonit) und andere Oxidminerale, die Mangan oder Kupfer enthalten, traten auf.

DERLebende Organismenhaben bestimmte Elemente (Kohlenstoff, Kalzium, Phosphor, Schwefel) in der Umwelt konzentriert und neue Mineralien wie Calcit (Außenskelette), Apatit (Knochen und Zähne) und Phosphate in organischen Abfällen produziert.

ImSubduktionszonen, vergrabene Steine waren extremen Bedingungen ausgesetzt und verwandelten vorhandene Mineralien in andere Sorten wie Granate (Y₃Al₂(Al O₄)₃), Staurolithe (Fe,Mg,Zn,Co)_1,5-2Al₉(SiO₄)₄O₆(OH)₂) und Kyanite ((Al,Cr)₂SiO₅), hergestellt durch Reaktionen bei hoher Temperatur und hohem Druck.

Zusammenfassung

Die heutige Mineralienvielfalt auf der Erde ist das Ergebnis einer komplexen Reihe von Prozessen, die ursprüngliche Mineralien über Milliarden von Jahren verändert haben. Ausgehend von einigen einfachen Mineralien aus Sternauswürfen hat die Wechselwirkung zwischen terrestrischen Prozessen die chemischen und kristallographischen Kombinationen diversifiziert und so den heute beobachteten Reichtum an Mineralien geschaffen.