Планетологи объяснили пропажу ксенон

Учёные давно пытаются разгадать загадку чрезвычайно малого количества ксенона в атмосфере Земли и Марса. При нормальных условиях тысяча кубометров воздуха содержит всего около 87 кубических сантиметров ксенона. Аналогичное количество этого благородного газа содержится и в атмосфере Красной планеты.

Многие геофизики считают, что относительное содержание в земной атмосфере благородных газов (гелия, неона, аргона, криптона, ксенона) должно быть приблизительно таким же, как в древнейших метеоритах. Они образовались в период формирования Земли и путешествуют по Солнечной системе сегодня.

Большинство исследований в данной области подтверждает эту версию, с одним "но": содержание ксенона в земной коре и атмосфере чрезвычайно малó и носит следовый характер. По каким-то неведомым пока причинам процент ксенона в метеоритах значительно выше, чем в атмосфере Земли.

Некоторые специалисты предполагают, что "пропавший без вести" ксенон скрывается в минералах земной коры, внутри ледников и даже в земном ядре.
 Исследователи из университета Байрейта в Баварии (Universität Bayreuth) начали поиски "неуловимого" благородного газа в перовските — минерале, который составляет большую часть нижней мантии Земли.

Ганс Кеплер (Hans Keppler) и Святослав Щека (Svyatoslav Shcheka) воссоздали условия, в которых происходило формирование земной коры четыре миллиарда лет назад. В серии экспериментов исследователи попытались растворить аргон, криптон и ксенон в перовските. Минерал и благородные газы подвергали экстремальному воздействию температур более 1600 °С и давлению, превышающему атмосферное в 250 тысяч раз.

В итоге, аргон и криптон оказались запертыми в минерале, тогда как ксенон остался по большей части на его поверхности и был позднее обнаружен в перовските лишь в следовых количествах.

На основе полученных данных, описанных в статье в журнале Nature, геофизики выдвинули смелое предположение. Они заявили, что ксенон никогда не скрывался в недрах нашей планеты, а просто мог улететь из земной атмосферы на ранних стадиях её формирования.

Большая часть ксенона молодой Земли, скорее всего, располагалась вблизи поверхности планеты. Тогда Земля подвергалась многочисленным атакам метеоритов, в результате чего со временем её атмосфера значительно сократилась и не смогла удержать тяжёлый ксенон. А вот другие благородные газы, такие как аргон или криптон, оказались в ловушке перовскита. Уже после её остывания они просочились в атмосферу Земли, там же оказались и следовые количества ксенона.

Исследователи полагают, что аналогичным образом можно объяснить малое содержание ксенона и в марсианской атмосфере.

Однако в научном сообществе редко встречается единодушие в принятии той или иной гипотезы. Нашлись оппоненты и на этот раз.

В частности геофизик Кристель Санлу (Chrystele Sanloup) из университета Пьера и Марии Кюри (UPMC) высказала сомнения, что на Марсе достаточно перовскита, чтобы обеспечить существующее содержание ксенона в его атмосфере. К тому же представленная теория, по мнению специалиста, не объясняет дополнительные объёмы ксенона, поступающие в атмосферу Земли вследствие радиоактивного распада урана и плутония в горных породах.