Ксенона в атмосфере Земли намного меньше, чем других благородных газов. Его меньше, чем в сходных с Землей метеоритах. Куда же он исчез и почему именно он?
Куда исчез ксенон: Дело о пропаже благородного газа

«Загадка пропавшего ксенона» — один из до сих пор необъясненных парадоксов современной науки. То, что в атмосфере Земли этого инертного благородного газа практически нет, очень странно. Может, он связан в ледниках или минералах, ушедших глубоко под поверхность планеты?.. «Ученые полагают, что ксенон никуда не пропадал, просто он ушел из атмосферы и прячется где-то еще», — добавляет немецкий профессор Ганс Кепплер (Hans Keppler), который вместе со своим коллегой Святославом Щекой расследовал эту загадочную историю.

Ответ ученые искали в минералах — точнее говоря, в магниевых силикат-перовскитах, из которых в значительной части состоит нижняя мантия Земли (напомним, что мантия расположена между корой и ядром планеты и составляет до половины ее веса). Геофизики решили проверить, не может ли ксенон «запираться» в полостях этих перовскитов. Для этого они помещали минералы в жуткие условия — температуру выше 1600 ºC и давление более 250 тыс. атмосфер, — какие существуют в нижней мантии. Оказалось, что при этом в них сравнительно легко накапливается аргон, другой благородный газ, а вот ксенон — не слишком.

Казалось бы, можно разочароваться и поставить на этом точку. Однако тут ученым пришла в голову новая мысль: а что если ксенон вообще нигде не «прячется»?

Больше 4 млрд лет назад планета была раскалена и расплавлена. Она переживала интенсивные метеоритные бомбардировки, из-за которых потеряла львиную долю своей первичной атмосферы — в это время, по мнению Кепплера и Щеки, аргон и другие благородные газы перешли в перовскиты. Однако ксенону места не нашлось — и он просто испарился в космос. «Все считают, что ксенон скрыт где-то на Земле. Мы уверены, что он исчез, потому что спрятаться ему было негде», — резюмирует Кепплер.

В дальнейшем, по мнению ученых, ситуация развивалась так. Остывание планеты позволило аргону и другим газам высвободиться из минералов и снова попасть в атмосферу, пускай не в значительных, но в доступных для наблюдения количествах. Ксенон же, практически не попавший в перовскит, высвободился лишь в следовых концентрациях.

Эта версия подтверждается наблюдениями: относительное содержание благородных газов (аргона, ксенона и криптона) в земной атмосфере коррелирует с их растворимостью в перовските. Косвенно подтверждает ее и тот факт, что легких изотопов ксенона в атмосфере намного меньше, чем тяжелых. До сих пор объяснить это не удавалось, но в картине, представленной Кепплером и Щекой, все происходит естественным образом: легкие изотопы легче улетучиваются в космос.

Что же, дело можно считать закрытым? Увы, не все специалисты готовы присоединиться к новой гипотезе. Хотя бы в силу того, что тот же механизм, скорее всего, должен действовать и на Марсе, в атмосфере которого с благородными газами происходит примерно то же самое. Однако количества перовскитов на Красной планете, насколько известно сегодня, для этого никак недостаточно.

По публикации Nature News