Метеорити, які падали на нашу планету протягом багатьох років, принесли з собою загадку: В атмосфері Землі, схоже, не вистачає великої кількості ксенону.
Метеорити – деякі з них старші за Землю – дають нам уявлення про ранню Сонячну систему і нашу планету. Кам’янисті планети утворилися з цих менших тіл, що зібралися разом, тому вони повинні дати нам підказки про хімічний склад нашої ранньої планети.
Тому було дуже дивно виявити, що у вуглистих хондритах – старих, багатих на вуглець метеоритах – вчені виявили рівень ксенону набагато вищий, ніж ми очікували, у пропорції до інших газів. Оскільки гірські породи розповідають нам про пропорції газів у ранній Сонячній системі, це свідчить про те, що кількість ксенону в нашій сучасній атмосфері становить близько 10 відсотків від того, що ми могли б очікувати. Це особливо дивно, оскільки ксенон мало реагує з іншими елементами.
“Ксенон є одним із семи елементів, які називаються інертними газами, деякі з яких, такі як гелій і неон, є загальновідомими”, – пояснив Еліссаіос Ставру, провідний автор статті 2018 року, присвяченій дослідженню зникнення ксенону, у своїй тодішній заяві. “Їх назва походить від певної хімічної відчуженості; вони зазвичай не поєднуються і не реагують з іншими елементами”.
Інертні гази аргон і криптон присутні в нашій атмосфері, причому в тих пропорціях, яких ми очікуємо. Тож, куди ж подівся зниклий ксенон? Існують припущення, що ксенон може ховатися в мінералах, ядрі Землі або навіть у льодовиках.
Команда статті 2018 року виявила, що під екстремальним тиском ксенон може утворювати сполуки з іншими елементами.
“Наше дослідження надає перші експериментальні докази того, що раніше теоретично передбачувані сполуки заліза та ксенону існують в умовах, які існують в ядрі Землі, – пояснив співавтор статті Олександр Гончаров. “Однак малоймовірно, що такі сполуки могли утворитися на початку історії Землі, коли ядро ще формувалося, а тиск у надрах планети не був таким великим, як зараз”.
Можливо, кілька процесів об’єдналися, щоб затримати ксенон у мантії до того, як він потрапив до ядра, але це ще належить з’ясувати.
Інша ідея полягає в тому, що зниклий ксенон давно покинув атмосферу Землі через дегазацію і був віднесений у космос, коли метеорити бомбардували Землю і відправили в політ нашу первісну атмосферу. Оскільки інші важкі гази, аргон і криптон, не зникли з нашої атмосфери, якщо це так, то потрібно пояснити, чому тільки ксенон був винесений у космос, тоді як атмосфера Землі була розрідженою.
Одна команда, в тому числі Ставру, знайшла докази на підтримку цієї ідеї. У своєму дослідженні команда спробувала розчинити ксенон і аргон у перовскіті при температурах і тисках, подібних до тих, що існують у мантії Землі. Ідея полягала в тому, що, можливо, ксенон може бути захований у силікатному перовскіті магнію, з якого складається більша частина мантії.
“Я був абсолютно впевнений, що в перовськіт можна запхати інертні гази, – розповів співавтор дослідження Ганс Кепплер в інтерв’ю журналу Nature. “Я підозрював, що там може бути ксенон”.
Однак дослідники виявили, що в той час як аргон зміг розчинитися в перовскіті, ксенон розчинився лише в незначних кількостях. Це наштовхнуло дослідників на думку, що багато ксенону було віднесено в космос, тоді як інші інертні гази залишилися на Землі, надійно заховані в перовскіті.
“Це абсолютно відрізняється від того, що говорять всі інші. Вони кажуть, що ксенон є, але він десь ховається, – пояснив Кепплер. “Ми ж стверджуємо, що його тут немає, тому що на дуже ранньому етапі історії Землі йому нікуди було ховатися”.
Команда додала, що відносна кількість ксенону, криптону та аргону в нашій атмосфері приблизно відповідає тому, наскільки ці елементи розчиняються в перовскіті. Однак і до цієї ідеї є питання.
Якщо це той самий механізм, який призвів до виснаження ксенону на Землі, то він мав би діяти і на Марсі. Марс дійсно має невелику кількість ксенону в своїй розрідженій атмосфері. Однак залишається питання, чи має Марс достатньо перовскіту, щоб утримувати достатню кількість ксенону для пояснення цього явища. Якщо ні, то, можливо, нам доведеться знову шукати відсутній ксенон.
Джерело: NNews
