Земной ксенон отсутствует. Но новый эксперимент предполагает, что он мог быть у нас под ногами все это время.
Атмосфера Земли содержит меньше ксенона, чем следовало бы, по крайней мере, на основе изучения некоторых из самых старых космических пород в Солнечной системе. Углеродные хондриты содержат самые примитивные материалы, известные в этой планетарной системе. Они сделаны из того же материала, который в конечном итоге коагулировал, чтобы сделать планету Земля. Вот в чем заключается тайна: углеродистые хондриты содержат больше ксенона, чем Земля и ее атмосфера.
Ксенон - благородный газ. И благородные газы не очень хорошо реагируют на другие элементы, поэтому отсутствующий ксенон Земли не должен был использоваться в химических реакциях в течение эонов, сказал в своем заявлении физик Ливерморской Национальной лаборатории - Элиссайос Ставру.
Дело о пропавшем Ксеноне.
Пытаясь выяснить, куда он пропал, Ставру и его коллеги проверили гипотезу о том, что недостающий газ может быть в ядре Земли.
«Когда ксенон сжат экстремальными давлениями, его химические свойства изменяются, что позволяет ему образовывать соединения с другими элементами», - сказал исследователь Сергей Лобанов из Университета Стоуни Брук. Таким образом, он может оставаться скрытым в этих соединениях.
Но может ли ксенон реагировать с металлами в ядре Земли, даже под давлением? Лобанов, Ставроу и их команда пытались заставить благородный газ реагировать с никелем и железом, два металла, которые составляют большую часть ядра, при давлении в 2 миллиона раз больше земной поверхности и при температурах, превышающих 2000 кельвинов (3,140 градусов по Фаренгейту или 1727 градусов Цельсия). Они использовали рентгеновскую дифракцию и рамановскую спектроскопию - две методики, которые используют рентгеновское излучение и лазерное излучение для определения химического состава соединения, - чтобы определить, реагируют ли нейтральный газ и металлы. Они были.
«Несмотря на наши намерения, Элис [Ставроу] и я были поражены, когда на рентгеновском пучке четкая сигнатура реакции между железом и никелем с ксеноном была отмечена дифракционной картиной», - говорит соавтор исследования Джо Зауг , физик-химик в LLNL, говорится в заявлении.
Экстремальные реакции.
Это исследование - первая в истории демонстрация благородного газа, реагирующего на металл, сказал Ставро. Команда обнаружила, что железо и никель становятся очень электроотрицательными, что означает, что они обладают сильным сродством к вырыванию любых электронов, которые должны были отклониться от орбиты. Их электроотрицательность была настолько сильной, что даже захватывала электроны из газа, стабильные как ксенон.
Как ни удивительно, чтобы обнаружить новые крайности химических реакций, исследователи не могут быть полностью уверены, что они решили тайну ксенона. Ядро Земли не находилось под таким высоким давлением, когда планета впервые сформировалась из рассеянного космического материала, считает соавтор исследования Александр Гончаров из Института Карнеги по науке в Вашингтоне, округ Колумбия, в заявлении.
Возможно, однако, что потерянный ксенон каким-то образом оказался в ловушке ядра, а затем отреагировал позже, когда давление поднялось.
«Существует еще много систем и парадоксов, - сказал Ставру. «Мы с нетерпением ожидаем написания новых глав о экстремальных физико-химических явлениях».