Неочаквана изненада: от атмосферата на Земята е изчезнал почти всичкият ксенон, а учените не знаят къде е отишъл

Известно е, че метеоритите имат голяма стойност за науката. Много от тях са по-стари от нашата планета, така че предоставят информация за ранната Слънчева система, както и за нашата собствена планета. Скалистите планети всъщност са се образували от такива малки тела, които в някакъв момент са се слели. Затова те предоставят информация за химическия състав на планетите. Въз основа на изследването на въглеродните хондрити, т.е. древните метеорити, богати на въглерод, учените са стигнали до извода, че в атмосферата на нашата планета липсва голямо количество ксенон. Но къде би могъл да е отишъл той?

В земната атмосфера е имало голямо количество ксенон

Въглеродните хондрити съдържат информация за съотношението на газовете в ранната Слънчева система. Изследването на тези метеорити показа, че понастоящем нашата атмосфера съдържа само 10% от количеството ксенон, което би трябвало да съдържа. Изчезването на ксенона е доста озадачаващо, като се има предвид, че той е инертен газ, което означава, че не реагира с други елементи.

Газовете като ксенона се наричат още благородни газове. Към тях спадат също хелият, неонът, аргонът, криптонът и някои други газове. Между другото, радиоактивният радон, който се отделя от почвата и в момента застрашава Арктика, също спада към тези газове. Известно е, че газ като неона се използва при производството на чипове. Тези газове са наречени „благородни“ заради тяхното определено химическо отчуждение.

Изненадващо е, че другите благородни газове, като аргон и криптон, присъстват в атмосферата в същото количество, в което би трябвало да бъдат според анализите на метеоритите. Това означава, че по някаква причина липсва само и единствено ксенонът.

Къде е изчезнал ксенонът от атмосферата на Земята

Учените изказват различни предположения относно изчезването на ксенона. Може би той е скрит в някои минерали, в ядрото на нашата планета или дори се намира в ледниците. Едно откритие, направено през 2018 г., обаче предполага, че са възможни и други варианти за неговото изчезване. Оказва се, че ксенонът всъщност не е толкова „благороден“ газ, колкото се смяташе досега. При високо налягане той все пак може да образува съединения с другите химични елементи.

В хода на изследването учените доказаха съществуването на съединения на желязото и ксенона, за които преди това само се предполагаше. За да се случи това обаче, трябва да има същите условия, които съществуват в ядрото на нашата планета. Използвайки лазерно загрята диамантена клетка, изследователите са имитирали условията в ядрото на Земята. Използвали са усъвършенствани спектроскопични инструменти, за да наблюдават как ксенонът взаимодейства както с никел, така и с желязо. Те са открили, че ксенонът и никелът образуват XeNi3 под почти 1,5 милиона пъти нормално атмосферно налягане (150 гигапаскала) и при температури над около 1200 градуса по Целзий (1 500 келвина).

В същото време е малко вероятно такива съединения да са се появили на етапа на възникване на нашата планета, когато ядрото тепърва се е формирало, защото тогава не е имало толкова високо налягане, както сега.

Възможно е да е имало верига от процеси, при които ксенонът е бил задържан в мантията и след това по някакъв начин е попаднал в ядрото. Един екип от изследователи дори доказа, че това е възможно. Учените разтворили ксенон и аргон в минерала перовскит при налягания и температури, подобни на тези, които се намират в мантията на нашата планета.

Следователно е възможно ксенонът да е капсулиран в магнезиевия силикат перовскит, който съставлява по-голямата част от мантията. Засега обаче това е само предположение, което тепърва предстои да бъде потвърдено или опровергано.

Възможно ли е ксенонът от атмосферата да е изхвърлен в космоса?

Съществува и друга версия, според която този газ не е останал на Земята, а е напуснал атмосферата в резултат на дегазация, т.е. бил е изведен в космоса. Това може да се е случило в периода, когато метеоритите и астероидите са бомбардирали Земята и са изпращали първичната атмосфера в космоса. Тогава обаче възниква въпросът – защо не са изчезнали и другите благородни газове като аргона и криптона?

Може би отговорът се съдържа в споменатото по-горе проучване. В своя експеримент учените установяват, че въпреки че аргонът и ксенонът могат да се разтварят в перовскитите, ксенонът се задържа само в изключително малки количества. Това означава, че другите благородни газове може да са се задържали на Земята, докато ксенонът е излетял в космоса.

Според тази теория относителното съдържание на ксенон, криптон и аргон в земната атмосфера зависи от това колко добре тези елементи се разтварят в перовскитите. Ако обаче тази теория е вярна, то перовскит би трябвало да има и в мантията на Марс, тъй като в атмосферата на тази планета има определено количество ксенон. Ако се окаже, че в мантията на Червената планета няма достатъчно перовскит, учените все пак ще трябва да търсят липсващия ксенон на Земята.