La paradoja del xenón perdido puede sonar como el título del último thriller de aeropuerto, pero en realidad es un problema que ha dejado perplejos a los geofísicos durante décadas. Nuevo trabajo de un equipo internacional que incluye a Alexander Goncharov y Hanyu Liu de Carnegie, y el ex alumno de Carnegie Elissaios Stavrou ySergey Lobanov, está persiguiendo la solución a este antiguo rompecabezas.
El misterio proviene de meteoritos, que retienen un registro de los primeros días de nuestro Sistema Solar. Un tipo, llamado condritas carbonáceas, contiene algunas de las muestras más primitivas conocidas de material del Sistema Solar, incluyendo mucho más xenón del que se encuentra en nuestroatmósfera del propio planeta.
"Xenon es uno de una familia de siete elementos llamados gases nobles, algunos de los cuales, como el helio y el neón, son nombres conocidos", dijo el autor principal Stavrou, ahora en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, sobre el artículo del equipo Cartas de revisión física . "Su nombre proviene de una especie de distancia química; normalmente no se combinan ni reaccionan con otros elementos".
Debido a que el xenón no juega bien con los demás, su deficiencia en la atmósfera de la Tierra, incluso en comparación con otros gases nobles más ligeros, como el criptón y el argón, que según las predicciones teóricas deberían estar aún más agotadas que el xenón, es difícilpara explicar.
Eso no significa que muchos no lo hayan intentado.
Este equipo de investigación, que también incluyó a Yansun Yao de la Universidad de Saskatchewan, Joseph Zaug también de LLNL y Eran Greenberg y Vitali Prakapenka de la Universidad de Chicago, centró su atención en la idea de que el xenón perdido podría serencontrado en el interior de la Tierra, específicamente oculto en compuestos con níquel y, especialmente, hierro, que forma la mayor parte del núcleo del planeta.
Se sabe desde hace un tiempo que, aunque el xenón no forma compuestos en condiciones ambientales, bajo las temperaturas y presiones extremas de los interiores planetarios, no es tan distante.
"Cuando el xenón es aplastado por presiones extremas, sus propiedades químicas se alteran, lo que le permite formar compuestos con otros elementos", explicó Lobanov.
Utilizando una célula de yunque de diamante calentada con láser, los investigadores imitaron las condiciones encontradas en el núcleo de la Tierra y emplearon herramientas espectroscópicas avanzadas para observar cómo interactuaba el xenón con el níquel y el hierro.
Encontraron que el xenón y el níquel formaron XeNi3 bajo casi 1,5 millones de veces la presión atmosférica normal 150 gigapascales y a temperaturas superiores a aproximadamente 1,200 grados Celsius 1,500 kelvin. Además, a casi 2 millones de veces la presión atmosférica normal 200 gigapascalesy a temperaturas superiores a aproximadamente 1,700 grados Celsius 2000 kelvin, sintetizaron compuestos XeFe3 complejos.
"Nuestro estudio proporciona la primera evidencia experimental de compuestos previamente teorizados de hierro y xenón que existen en las condiciones que se encuentran en el núcleo de la Tierra", dijo Goncharov. "Sin embargo, es poco probable que tales compuestos puedan haberse producido temprano en la historia de la Tierra,mientras el núcleo todavía se estaba formando, y las presiones del interior del planeta no eran tan grandes como lo son ahora "
Los investigadores están investigando si un proceso de formación de dos etapas podría haber atrapado el xenón en el manto temprano de la Tierra y luego lo incorporó a XeFe3 cuando el núcleo se separó y la presión aumentó. Pero queda mucho trabajo por hacer.
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Materiales proporcionado por Institución Carnegie para la Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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