Новий відповідь на загадку зниклого з Землі ксенону

Дослідники запропонували новий відповідь на загадку зниклого з Землі ксенону (вона полягає в тому, що в атмосфері нашої планети міститься всього 10% від кількості ксенону, яке могло би там міститися у відповідності з існуючими моделями формування Землі та її атмосфери. Розрахунки дозволяють припустити, що за мільярди років формування Землі атмосферне ксенон міг виявитися замкнутим в ядрі і мантії планети у вигляді сполук з нікелем і залізом, які в умовах тиску всередині Землі можуть виявитися стійкими.

Висока температура і тиск у центрі Землі можуть призвести до утворення стійких (при цьому P і T) соедниний.

Інші дослідники стримано вітають результати роботи, проте скептично ставляться до того, що така комп’ютерна модель розв’яже загадку з-за складності простого і практичного обґрунтування можливості транспорту ксенону всередину Землі.

 

Загадка ксенону полягає в тому, що

на відміну від змісту та ізотопного розподілу більш легких благородних газів – аргону і криптону, його зміст та ізотопне розподіл у вуглистих хондритах значно відрізняється від того, що спостерігається в сучасній атмосфері. Разом з тим, можна однозначно вважати дуже близьку спорідненість вуглистих хондритів і первинного речовини Землі.

Для пояснення цієї загадки було запропоновано декілька, найчастіше суперечать один одному пояснень.

Рис. 1. Структура сполуки ксенон-залізо.
Вид зверху (зліва) і тривимірне відображення (праворуч).
Атоми заліза позначені жовтим, а ксенону – синім.
(Малюнок з Nat. Chem., 2014, DOI: 10.1038/nchem.1925).

Деякі припускають, що за час формування Землі відбулося селективна втрата Землі ксеноном.

Наприклад, фахівці з експериментальній геохімії Святослав Щока (Svyatoslav Shcheka) та Ганс Кеплер (Hans Keppler) висловили припущення про те, що аргон і криптон могли розчинитися в первинному магматичне океані, а ксенон, який не розчинився в ньому, було загублено Землею в ході метеоритного бомбардування [2], а криптон і аргон після застигання магми і освіти земної кори вивільнилися з «пасток» і повернулися в атмосферу.

Інші групи припускають, що ксенон досі може бути замкнений всередині Землі – так дослідники із групи Артема Оганова (Artem Oganov) в 2012 році припустили, що оксиди і силікати мантії Землі можуть містити невелику кількість ксенону.

Спеціаліст по комп’ютерному моделюванню Яньмин Ма (Yanming Ma) з колегами з Університету Цилінь (Китай) використовували власний алгоритм визначення електронної структури речовини для того, щоб надати докази на користь того, що в екстремальних умовах тиску і температури, властивих внутрішнього ядра Землі, ксенон може утворити кілька стійких інтерметалічних сполук з основними компонентами ядра – нікелем і залізом. Найстійкішими структурами з змодельованих є XeFe3 і XeNi3.

Альтернативний алгоритм, розроблений в групі Кріса Пікара (Chris Pickard) з Імперського Коледжу Лондона дозволив отримати подібні результати – в ядрі Землі можуть існувати стійкі сполуки ксенону, але не інших інертних газів – розрахунки показують, що в умовах, властивих ядра Землі, аналогічні за будовою інтерметаліди криптону і аргону не можуть утворитися.

І Оганов і Щока приємно здивовані фундаментальної хімією, описаної в новій роботі; Оганов зауважує, що нехай навіть і змодельована освіта сталого стехіометричної сполуки інертного газу з металами відкриває нову еру в хімії.

Тим не менш, ні Органів, ні Щега не вважають, що **можливість утворення XeFe3 і XeNi3 дає відповідь на ксенонову загадку.

Так, Оганов заявляє, що ряд інших даних Ма і Пікара показують, що з’єднання ксенону стають стійкими лише в умовах тиску ядра Землі, тому неясно, яким чином ксенон міг потрапити на таку глибину, де його «перехопили» залізо і нікель, а Щока наголошує, що у відповідності з поточними геохімічними поглядами, ксенон зник з атмосфери ще до того, як відбулося остаточне формирвание твердого ядра Землі.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *