Hoher Kohlenstoff-Anteil verhindert Plattentektonik und Entstehung von Ozeanen

Diamanteinschlüsse

San Francisco (USA) - Diamanten sind nicht unbedingt eine gute Sache: Kohlenstoff in seiner harten, kristallinen Form kann ansonsten erdähnliche Planeten lebensfeindlich machen. Das zeigen Laboruntersuchungen und theoretische Überlegungen eines Forscherteams. Ein hoher Diamant-Anteil im Mantel lässt einen Planeten nicht nur schnell auskühlen, er unterbindet auch Plattentektonik und die Bildung von Ozeanen, berichteten die Wissenschaftler auf der Herbsttagung der American Geophysical Union in San Francisco.

"Modelle der Planetenentstehung deuten darauf hin, dass es eine neue Art von Planeten gibt: Super-Erden mit hohem Kohlenstoff-Anteil", sagte Cayman Unterborn von der Ohio State University, einer der beteiligten Forscher. Unser Sonnensystem ist aus einer Gaswolke entstanden, die relativ arm an Kohlenstoff ist. Beobachtungen zeigen jedoch, dass es Sterne mit einem deutlich höheren Anteil an Kohlenstoff gibt. Planeten um einen solchen Stern würden dann eine völlig andere mineralogische Zusammensetzung besitzen.

Um die Bedingungen im Inneren eines Planeten mit hohem Kohlenstoff zu simulieren, haben Unterborn und seine Kollegen Materialproben mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen aus Eisen, Kohlenstoff und Sauerstoff Temperaturen von 2400 Kelvin und Drücken von bis zu 65.000 Gigapascal ausgesetzt. Das entspricht etwa dem 650-millionenfachen des irdischen Luftdrucks. Die Messungen der Wissenschaftler zeigen, dass unter derartigen Bedingungen in einem kohlenstoffreichen Planeten etwa 50 Prozent der Kohlenstoffatome in Diamantform vorliegen.

Solche Planeten hätten dann, so Unterborn, einen Kern aus flüssigem Stahl, einen mehrere tausend Kilometer dicken Mantel, der überwiegend aus Diamant besteht, und eine Kruste aus Gestein und Graphit. Der hohe Graphit-Anteil macht die Planeten dunkel, der Diamant-Mantel macht sie kühl, denn Diamant ist ein hervorragender Wärmeleiter. Dadurch wird die Hitze aus dem Planetenkern viel schneller nach außen abgeführt als bei einem kohlenstoffarmen Planeten wie der Erde.

Da Diamant hart ist, widersetzt sich der Mantel jeder Form von Bewegung - es gibt dort also keine Konvektion wie im Erdinneren und damit fehlt die treibende Kraft für die Plattentektonik. Ohne Plattentektonik gibt es aber, so Unterborn und seine Kollegen, weder eine Rückführung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre in das Planeteninnere noch einen Mechanismus, der zur Entstehung von Ozeanen führen kann. Diamant-Planeten seien also mit großer Wahrscheinlichkeit dunkel, kalt und leblos.