A hiányzó nemesgáz rejtélyes esete

A xenon szinte teljesen eltűnt a Föld légköréből. Német tudósok úgy vélik, tudják hová távozott. A bizonyíték minden egyes levegővételünkben megtalálható, a válasz azonban már jóval keményebb dió. Légkörünk sokkal kevesebbet tartalmaz a második legnehezebb kémiailag semleges nemesgázból, a xenonból, mint a Földéhez hasonló kőzetanyaggal rendelkező meteoritok.

A hiányzó xenon-paradoxon egyike a tudomány nagy rejtélyeinek. A jelenlegi elméletek szerint az elem a gleccserekben, ásványainkban vagy mélyen, a Föld magjában rejtőzhet, de akadnak még spekulációk szép számmal. "A tudósok mindig is azt állították, hogy a xenon nem tűnt el valójában. Nem a légkörben van, hanem valahol megbújt" - mondta Hans Keppler professzor, a németországi Bayreuth Egyetem geofizikusa, aki munkatársával, Svytoslav Shchekával a Nature szerdai számában publikálta eredményeiket.

A kutatópáros először az ásványokban kezdte el keresni a választ. A perovszkit kristályszerkezetű magnézium-szilikát a Föld kérge és magja között elhelyezkedő olvadt kőzetréteg, a bolygónk tömegének felét kitevő alsó köpeny egyik fő összetevője. A kutatópáros arra volt kíváncsi, vajon a hiányzó xenon előcsalogatható-e a fenti ásványokból. "Egészen biztos voltam abban, hogy lehetséges a nemes gázok perovszkitba való tömörülése" - mondta Keppler. "Azt gyanítottam, hogy a xenon is ott lehet valahol"

A kutatók megpróbáltak 1600 Celsius fok feletti hőmérsékleten és a tengerszint fölötti nyomás 250-szeresén xenont és argont kiválasztani az ásványból. A szélsőséges körülmények között, amik nagyban hasonlítanak az alsó köpenyben uralkodókhoz, az perovszkit felfedte jelentős argon készletét, a xenon azonban nem került elő. Az eredmény bár némileg kiábrándító volt, mégis adott egy ötletet Kepplerék számára. Mi van akkor, ha a xenon nem is rejtőzködik?

Több mint 4 milliárd évvel ezelőtt a Föld olvadt állapotban volt. A bolygóra meteoritok záporoztak, elsöpörve ősi légkörének nagy részét. Keppler és Shcheka szerint az argon és más nemesgázok is a perovszkitban telepedtek meg, a xenon nagy része azonban nem tudott feloldódott az ásványban és elszökött az űrbe. "Ez teljes egészében eltér az eddigi elméletektől. Mindenki azt vallja, hogy valahol rejtőzik, mi azonban azt mondjuk, hogy nincs itt, mivel a földtörténet kezdetén már nem volt hová bújnia" - magyarázta Keppler.

Amikor a Föld hűlni kezdett, az argon és más nemezgázok kezdtek kiszivárogni a perovszkitból és megtöltötték a légkört. Az ásványban csupán nyomokban feloldódott xenon azonban éppen ezért csak nyomokban van jelen a légkörben. Az elméletet az is alátámasztja, hogy a három nemesgáz - a xenon, a kripton és az argon - viszonylagos aránya a légkörben nagyjából megegyezik a perovszkitban való oldhatóságukkal. Az elmélet megmagyarázhatja, hogy a xenon könnyebb izotópjai miért ürültek ki még jobban a légkörből, mint a nehezebbek. "Ezt soha senki nem tudta megmagyarázni" - tette hozzá Keppler, aki szerint az évmilliárdok során, amikor a xenon kiszivárgott az űrbe, a könnyebb izotópoknak nagyobb volt az esélyük az elszivárgásra. Ügy lezárva... vagy mégsem?!

"Nem hiszem, hogy ezzel a felfedezéssel sikerülne számot adni a hiányzó xenonról" - mondta Chrystele Sanloup, a párizsi Pierre és Marie Curie Egyetem földtan tudósa, kiemelve, hogy az elmélet nem ad teljes körű magyarázatot a légkör nehéz xenon többletére, sem a kőzetek uránjának és plutóniumának bomlásából keletkező xenonra. Mindezek mellett a Föld hiányzó xenonjának magyarázatának igaznak kellene lenni a Marsra is, ahol a légkör ugyancsak szűkölködik a nemesgázban.

Keppler és Shcheka szerint a vörös bolygó ősi xenon készlete is a világűrbe távozott, a bolygó gyenge gravitációs mezeje ugyanis nem elegendő a megtartásához. Ennek eredményeként a Marson jelenleg megtalálható elenyésző mennyiség csupán az, ami képes volt feloldódni a perovszkitban. Sanloup azonban kétli, hogy a Mars elegendő perovszkittal rendelkezne a légkörben megtalálható xenon mennyiség megmagyarázásához, szerinte az is kérdéses, hogy van-e egyáltalán perovszkit a Marson. Amíg a marsi xenon rejtélyét nem sikerül megfejtei, addig a földi is függőben marad, összegzett Sanloup.