Знаете ли вы, где ваш ксенон? Возможно, он находится в ядре Земли вместе с железом и никелем

Новое исследование международной команды ученых, включая Александра Гончарова и Ханью Лю из Института Карнеги, а также их коллег, предоставило первые экспериментальные доказательства возможности образования соединений ксенона с железом и никелем в условиях земного ядра. Это может быть ключом к разгадке давней геофизической проблемы — «парадокса недостающего ксенона».

Загадка возникла из сравнения состава земной атмосферы с примитивным веществом Солнечной системы, сохранившимся в углистых хондритовых метеоритах. В них содержится значительно больше ксенона, чем в атмосфере Земли. Будучи благородным газом, ксенон химически инертен, что делает его дефицит труднообъяснимым. Ученые предположили, что «недостающий» ксенон может скрываться в недрах планеты, образуя соединения с железом и никелем ядра под воздействием экстремальных давлений и температур.

Используя лазерно-нагреваемую алмазную наковальню, исследователи смоделировали условия земного ядра. Они синтезировали соединение XeNi₃ при давлении около 150 гигапаскалей (1.5 млн атмосфер) и температуре выше 1200 °C, а также сложные соединения XeFe₃ при ~200 ГПа и температуре выше 1700 °C. Как пояснил соавтор работы Сергей Лобанов, под огромным давлением химические свойства ксенона меняются, позволяя ему вступать в реакции.

«Наше исследование впервые экспериментально подтверждает существование теоретически предсказанных соединений железа и ксенона в условиях ядра Земли», — отметил Александр Гончаров. Однако, по его словам, такие соединения вряд ли могли образоваться на ранних этапах формирования планеты, когда давление было ниже. Сейчас ученые изучают возможность двухстадийного процесса: захват ксенона ранней мантией с последующим включением в XeFe₃ после отделения ядра и роста давления. Для полного решения загадки требуются дальнейшие исследования.