Unde este ascuns „gazul nobil” care lipseşte din atmosfera Pământului? Un vechi paradox ştiinţific este pe cale de a fi lămurit

Xenonul este un element chimic ce face parte dintre aşa-numitele „gaze nobile” sau „gaze inerte”, denumite astfel deoarece au reactivitate chimică foarte scăzută şi, de obicei, nu se combină chimic cu alte elemente. Alte exemple de gaze inerte sunt heliul, neonul, argonul, kriptonul.

Oamenii de ştiinţă analizează xenonul în cadrul studiilor privind evoluţia Terrei şi a atmosferei ei. Dar concentraţia de xenon măsurată în atmosfera Pământului este cu 90% mai mică decât ar fi de aşteptat, conform calculelor făcute de specialişti prin comparaţie cu nivelul altor gaze inerte, precum argonul şi kriptonul. 

• Ce alimente pot face oamenii cei mai fericiți?
• Trucul foarte simplu prin care oamenii pot să comunice cu pisicile

Acest mister al lipsei xenonului i-a nedumerit mult timp pe savanţi. Unii au explicat fenomenul prin faptul că xenonul din atmosfera terestră  s-ar fi dispersat în spaţiul cosmic. Alţii cred că el ar fi „ascuns” în interiorul planetei, dar, până acum, nu au putut fi aduse argumente solide în acest sens, deoarece oamenii de ştiinţă nu ştiu cum ar putea acest element să fie incorporat în combinaţii chimice stabile.

Unele studii anterioare indicau că nucleul terestru  – alcătuit predominant din fier şi nichel – ar conţine şi xenon. Dar un studiu din 1997 infirmase această idee, arătând, cu ajutorul unor experimente de laborator, că xenonul nu reacţionează chimic cu fierul. 

Însă o analiză mai recentă a experimentelor din 1997, analiză realizată de oamenii de ştiinţă de la Universitatea Jilin din Changchun, China, a arătat că aceste experimente nu reproduceau exact condiţiile existente în nucleul Pământului: experimentele fuseseră realizate la o presiune de doar maximum 150 de gigapascali, mult mai mică decât presiunea de 360 de gigapascali din nucleul terestru. (Pentru comparaţie, o presiune de 1 gigapascal este de 9 ori mai mare decât presiunea existentă pe fundul Gropii Marianelor, cel mai adânc loc de pe Pământ, aflat în Oceanul Pacific, la o adâncime de peste 11 km.)

Cu toată reactivitatea lui scăzută, xenonul ar putea, în anumite condiţii speciale de presiune şi temperatură, să îşi schimbe proprietăţile, putând reacţiona chimic cu alte elemente.

Calculele cercetătorilor chinezi arată că, la temperaturile şi presiunile uriaşe existente în nucleul Pământului, xenonul ar putea reacţiona chimic atât cu fierul, cât şi cu nichelul. Cea mai stabilă dintre moleculele formate ar fi alcătuită dintr-un atom de xenon şi 3 atomi de fier – XeFe3 – sau dintr-un atom de xenon şi 3 de nichel – XeNi3.

Aceste descoperiri sugerează că tot xenonul ce părea absent din alcătuirea planetei ar putea fi, în realitate, localizat în nucleu. 

Urmează ca experimente realizate la presiune şi temperaturi foarte mari, care le reproduc pe cele din interiorul nucleului terestru, să confirme dacă e posibil ca în aceste condiţii xenonul să se combine  chimic cu fierul şi nichelul. Din păcate, asemenea experimente sunt foarte dificil de realizat, datorită unor obstacole tehnice.

Rămâne încă neelucidat efectul pe care aceşti compuşi chimici ce conţin xenon l-ar fi avut asupra evoluţiei planetei; e un aspect care trebuie analizat mai în profunzime, spun cercetătorii, care şi-au prezentat concluziile în jurnalul Nature Chemistry.

Sursa: Live Science