Vor 158 Jahren führte die Sonnenfinsternis zur Entdeckung des Elementes Nr. 2, Helium, das nach Wasserstoff im Universum am häufigsten vorkommt. Ein Franzose und ein Engländer fanden es mit Hilfe der damals neuen Technik der Spektralanalyse: Ein markanter gelber Strich im Chromosphäre-Spektrum der Sonne mit einer Wellenlänge von 587,49 Nanometern wies auf das neue Element hin. Trotzdem mussten die Entdecker zunächst um Anerkennung kämpfen.
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Die Sonnenfinsternis vom 18. August 1868 dauerte sechs Minuten und 47 Sekunden und wurde von Wissenschaftlern aus aller Welt im indisch-westpazifischen Raum beobachtet und ausgewertet. Etliche Expeditionen benutzten dabei neue Instrumente, so auch der französische Astronom Jules Janssen, der ein Spektroskop ins indische Guntur mitgebracht hatte. Er fand eine Spektrallinie, die er keinem Element zuordnen konnte.
Pierre Jules César Janssen (* 22. Februar 1824 in Paris; † 23. Dezember 1907 in Meudon) in einem Portrait um 1890 herum zu sehen, war ein französischer Astronom. Er entdeckte als erster das Element Helium.
(Bild: Jean-Jacques Henner, gemeinfrei)
In den Tagen nach der Sonnenfinsternis beschäftigte er sich weiter mit dieser Emissionslinie und schickte schließlich seinen Bericht über die Entdeckung einer gelben Linie bei 587,49 nm an die französische Akademie der Wissenschaften.
Entdeckung unabhängig voneinander durch zwei Wissenschaftler
Das Spektroskop des englischen Astronomen Norman Lockyer war hingegen nicht rechtzeitig fertig geworden, deswegen reiste er nicht nach Übersee. Im Oktober 1868 fand er jedoch auf Fotoaufnahmen des Sonnenspektrums bei der Sonnenfinsternis ebenfalls unbekannte Linien, die er einem neuen Element zuordnete, das er nach dem griechischen hélios (Sonne) Helium nannte: Lockyer war überzeugt davon, dass es sich um ein Metall handelt. Auch er schickte einen Bericht an die Akademie, der nahezu zeitgleich mit den Mitteilungen von Janssen Paris erreichte.
Sir Joseph Norman Lockyer (* 17. Mai 1836 in Rugby, Warwickshire; † 16. August 1920 in Salcombe Regis, Devonshire), hier 1909 fotografiert, war ein englischer Astronom und entdeckte kurze Zeit nach Janssen das Element. Er war zudem Namensgeber des Elements, dessen Entdeckungsort im Namen steckt: Helium (von altgriechisch ἥλιος hélios, deutsch ‚Sonne‘).
(Bild: gemeinfrei)
Beide Berichte wurden zusammen auf einer Sitzung der Akademie am 26. Oktober 1868 behandelt und stießen auf Skepsis. Der Nachweis eines Elementes, das nicht auf der Erde zu finden war und allein aus einer Spektrallinie ermittelt wurde, wurde nicht überall akzeptiert. Rund 27 Jahre lang suchten die Wissenschaftler in Metallen und Salzen nach diesem Helium.
Im Jahre 1894 entdeckte der Chemiker William Ramsay das Edelgas Argon. Bei der weiteren Suche nach Argon und anderen Gasen in Mineralien, die er in Säure auflöste, fand er in der Spektralanalyse neben Argon auch eine gelbe Linie bei 587,5 nm, eben Helium als Edelgas. Anders als die von Ramsay entdeckten Gase Argon, Krypton, Xenon und Neon wurde Helium nicht in Helion umbenannt. Fast zeitgleich mit Ramsay konnte der schwedische Chemiker Per Teodor Cleve Helium nachweisen.
Kriegswichtiges Element Helium
1905 fand man heraus, dass US-amerikanische Erdgasfelder bis zu 7 Prozent Helium enthalten. Damit stiegen die USA schnell zum führenden Helium-Produzenten auf und nutzten Helium erstmals in den Luftschiffen C-7 und ZR-1. Helium wurde in der Folge zum kriegswichtigen Stoff erklärt, sein Export musste nach dem Heliumgesetz vom Verteidigungsministerium und dem Präsidenten genehmigt werden, was den Einsatz von Helium bei den deutschen Zeppelinen erschwerte.
Die USA legten ferner eine strategische Helium-Reserve an, die bis zum Ende des Kalten Krieges als strategisch wichtig galt, etwa für Atomwaffen und den Raketenbetrieb. In den achtziger und neunziger Jahren versuchten die US-Präsidenten Reagan und Clinton, diese Reserve aufzulösen, weil kein größerer Bedarf für Helium gemeldet wurde. 1996 beschloss der US-Kongress den Helium Privatization Act, mit dem Helium zu Spottpreisen verscherbelt wurde.
Spektrallinie von Helium. Insbesondere die ins Auge stechende gelbe Linie bei Wellenlänge 587,49 trug bei der Spektralanalyse der Sonnen-Chromosphäre zur Entdeckung von Helium bei. Bei der Spektroskopie beziehungsweise Spektralanalyse wird Licht mithilfe eines Spektroskops (zum Beispiel mit einem Prisma oder einem Beugungsgitter) in seine einzelnen Wellenlängen zerlegt. Anschließend werden die Merkmale des sich zeigenden Spektrums analysiert. Jedes chemische Element besitzt ein charakteristisches Muster von Spektrallinien, das wie ein einzigartiger Fingerabdruck zur Identifizierung genutzt werden kann.
(Bild: NASA)
Inzwischen hat sich die Situation gewandelt. Neben den USA bieten zwar Russland, Algerien und Katar Helium in großem Stil an, wobei Russland wegen des Wirtschafts-Embargos und Katar wegen des Irankrieges und der Sperrung der Straße von Hormuz nicht liefern. Hinzu kommt, dass iranische Angriffe die Helium-Betriebsanlagen in Ras Laffan und Mesaieed schwer beschädigt haben. Gleichzeitig steigt der Bedarf, denn Helium wird nicht nur in der Forschung als Neutronenfänger, sondern auch in der Medizintechnik beim Betrieb von MRT-Scannern benötigt, dazu kommt die Herstellung von Glasfasern und Flachbildschirmen.
So gilt der Widerspruch, dass das Helium nach dem kosmologischen Standardmodell im Weltall im Überfluss vorhanden ist, auf der Erde jedoch zur Neige geht. Doch bekanntlich gibt es Pläne, Helium auf dem Mond abzubauen.
(mawi)
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