Hlbiny skrývajú tajomstvo nedostatku xenónu v atmosfére
24.10.2012 22:02:54 | Ján Klučársciencenews.org | Počet zobrazení: 4647x
Záhada chýbajúceho xenónu nemá ako detektívka veľmi pútavé meno. Avšak nemeckým vedcom sa možno podarilo rozlúsknuť túto dávnu záhadu. Dôvodom, prečo je v zemskej atmosfére menej xenónu, ako by sa dalo očakávať, je, že dostatočné množstvo xenónu na naplnenie tejto kvóty nebolo nikdy hlbinami uvoľnené. Ak by bolo, tak by si xenón našiel počas miliárd rokov cestu k povrchu, odkiaľ by sa presunul do atmosféry.
V porovnaní s meteoritmi, ktoré sa sformovali z ranného materiálu našej slnečnej sústavy, Zem a Mars majú oveľa menej xenónu v ich atmosférach. Vedci navrhli viacero vysvetlení. Jedným z nich je, že v hornej časti strednej vrstvy Zeme, zemskom plášti, sa nachádzajú minerály zachytávajúce xenón. Svyatoslav Shchecka a Hans Keppler z University of Bauereuth v Nemecku študovali minerály z podstatne väčších hĺbok, v dolnej časti plášťa, kde extrémne tlaky sformovali minerály, ako je perovskit, bohatý na horčík, kremík a kyslík. Pri experimentoch v laboratóriu sa perovskit pri vysokom tlaku správal nezvyčajne. Tím zistil, že dôvodom tohto správania je, že jeho kryštalická stavba nie vždy obsahuje atóm kyslíka v mieste, kde by byť mohol. Voľné miesto, určené pre tento kyslík, musí potom vyplniť niečo iné, napríklad inertný plyn (skupina plynov, ktorej súčasťou sú aj argón, kryptón a xenón).
Vedci sa rozhodli zistiť, či by v perovskite pri vysokom tlaku dokázali rozpustiť inertné plyny, a tým pomôcť vyriešiť túto záhadu. Zistili, že argón sa v ňom rozpustil ľahko až do takej miery, že tvoril o málo viac ako jedno percento zloženia tohto perovskitu. Kryptón sa rozpúšťal ťažšie a xenón sa ledva rozpustil - tvoril len asi 0,03 percenta pokusného perovskitu. Dôvodom tohto správania je zrejme fakt, že atómy xenónu sú väčšie ako atómy argónu alebo kryptónu, a teda sú príliš veľké na to, aby na voľné miesto po chýbajúcom kyslíku usadli.
Pred miliardami rokov bola mladá Zem celkom roztavená a plyny v nej boli uväznené. Keď sa ochladzovala, minerály začali kryštalizovať a tie následne pohltili tieto plyny. Perovskit uväznil najmä argón a aj nejaký kryptón, no len málo xenónu. V tom čase bola dávna zemská atmosféra takmer odviata, zrejme radiáciou alebo padajúcimi meteoritmi. Ako sa planéta ochladzovala, začala vo vnútri bublať. Ako u hrnca s vriacou vodou, toto bublanie vynieslo materiál z hĺbky planéty na povrch, kde tento materiál vypustil svoj obsah do atmosféry. Touto cestou sa na povrch dostal perovskit bohatý na argón, ale chudobný na xenón.
Niektorí vedci s touto teóriou nesúhlasia. Tvrdia, že nová teória nedokáže vysvetliť viaceré aspekty geochémie xenónu, vrátane toho, ako je možné, že nedostatok xenónu má aj atmosféra Marsu napriek tomu, že Mars má vo svojom vnútri len minimum perovskitu. Shchecka k tejto otázke dodal, že atmosféra Marsu je tak tenká, že na jej vychýlenie z xenónovej rovnováhy veľa perovskitu netreba.