Accretion and core formation of terrestrial planets: insights from experimentally determined solubility behavior of siderophile elements in silicate liquids

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Im Rahmen dieses Projektes sollen die Metall/Silikat Verteilungskoeffizienten der siderophilen bzw. chalkophilen Elemente Nickel, Kobalt, Germanium und Kupfer neu bestimmt werden. Für Ni und Co gibt es zwar eine umfangreiche Datenbasis, doch sind die Abhängigkeiten der Verteilungskoeffizienten von der Silikat- und Metallzusammensetzung, von der Temperatur und vom Gesamtdruck nicht mit ausreichender Genauigkeit bekannt um zu entscheiden, ob das chondritische Ni/Co Verhältnis im Erdmantel durch inhomogene Akkretion oder durch Gleichgewichtseinstellung bei hohen Drücken eingestellt wurde. Durch die hier geplanten Untersuchungen soll ein besseres Verständnis des Einbaus von Ni und Co in Silikatschmelzen erreicht werden. Analoge Untersuchungen sollen für die Elemente Ge und Cu durchgeführt werden. Im Falle von Ge ist es zunächst notwendig, die Wertigkeit des in einer Silikatschmelze gelösten Ge während einer Metallabtrennung experimentell zu bestimmen. Aus bisherigen Untersuchungen geht nicht eindeutig hervor, ob es sich dabei um Ge2+ oder Ge4+ handelt. Dies ist insbesondere von Bedeutung, da die Druckabhängigkeit nur für Ge4+ bekannt ist, aber nicht für Ge2+. Die Wertigkeit des in einer Silikatschmelze gelösten Kupfers ist bekannt (Cu1+), die Druckabhängigkeit ist dagegen weitgehend unbekannt und soll experimentell bestimmt werden. Die Anwendung der Metall/Silikat Verteilungskoeffizienten von Ni, Co, Ge und Cu auf Erde und Mars wird ein besseres Verständnis der Kernbildungsprozesse in diesen zwei Planeten ermöglichen.