Химик из Калифорнийского университета Мао Шень Мяо (Mao-sheng Miao)
предложил объяснение ксеноновой аномалии — необычно низкому содержанию
этого благородного газа в атмосфере Земли по сравнению с космическим
пространством. Исследование американского ученого выложено в виде препринта в архиве Корнельского университета, кратко его содержание пересказывает блог Technology Review.
Для объяснения аномалии ученый использовал математическое
моделирование взаимодействия благородного газа с магнием, который в
больших количествах содержится в земном ядре. При моделировании не
вводились никакие искусственные упрощения — оно было основано только на
базовых квантовых свойствах химической связи (так называемый
first-principles расчет).
Ученый показал, что при температуре выше 1000 Кельвинов и давлении
более 100 гигапаскалей благородный газ способен становиться окислителем,
то есть образовывать с магнием донорно-акцепторную химическую связь.
Для другого благородного газа, криптона, необходимые давление и
температура оказались существенно выше, что согласуется с его большим количеством в атмосфере.
То, что благородные газы при определенных условиях могут образовывать
химические соединения, было показано еще в начале 60-х годов прошлого
века. Первыми такими соединениями стали как раз соединения ксенона, его
фториды. В них, однако, благородные газы отдавали фтору электроны со
своих заполненных внешних оболочек, а не принимали их, как это
происходит в предсказанном Мао Шень Мяо соединении.
Существование соединений ксенона с магнием в земном ядре (если оно
будет экспериментально доказано), способно объяснить то, почему именно
этого благородного газа в атмосфере так мало. Гелий, неон, аргон, и
другие подобные газы обычно не образуют твердых соединений и уже
существовали в протопланетном диске еще до формирования Земли, поэтому в
метеоритах их находят примерно в том же количестве и изотопном
соотношении, что и в атмосфере нашей планеты. Для ксенона это правило,
однако, не выполняется. В настоящее время у этой аномалии есть несколько объяснений, однако ни одно из них не является общепризнанным.