Высокая температура и давление в центре Земли могут привести к образованию устойчивых (при этом P и T) соедниний.
Другие исследователи сдержанно приветствуют результаты работы, однако скептически относятся к тому, что такая компьютерная модель решит загадку из-за сложности простого и практического обоснования возможности транспорта ксенона внутрь Земли.
Загадка ксенона заключается в том, что
в отличие от содержания и изотопного распределения более легких благородных газов – аргона и криптона, его содержание и изотопное распределение в углистых хондритах значительно отличается от того, что наблюдается в современной атмосфере. Вместе с тем, можно однозначно полагать очень близкое родство углистых хондритов и первичного вещества Земли.
Для объяснения этой загадки было предложено несколько, зачастую противоречащих друг другу объяснений.
Рис. 1. Структура соединения ксенон-железо.
Вид сверху (слева) и трехмерное отображение (справа).
Атомы железа обозначены желтым, а ксенона – синим.
(Рисунок из Nat. Chem., 2014, DOI: 10.1038/nchem.1925).
Некоторые предполагают то, что за время формирования Земли произошло селективная потеря Земли ксеноном.
Например, специалисты по экспериментальной геохимии Святослав Щека (Svyatoslav Shcheka) и Ганс Кеплер (Hans Keppler) высказали предположение о том, что аргон и криптон могли раствориться в первичном магматическом океане, а ксенон, который не растворился в нем, был утерян Землей в ходе метеоритной бомбардировки [2], а криптон и аргон после застывания магмы и образования земной коры высвободились из «ловушек» и вернулись в атмосферу.
Другие группы предполагают, что ксенон до сих пор может быть заперт внутри Земли – так исследователи из группы Артема Оганова (Artem Oganov) в 2012 году предположили, что оксиды и силикаты мантии Земли могут содержать небольшое количество ксенона.
Специалист по компьютерному моделированию Яньмин Ма (Yanming Ma) с коллегами из Университета Цилинь (Китай) использовали собственный алгоритм определения электронной структуры вещества для того, чтобы предоставить доказательства в пользу того, что в условиях экстремальных давления и температуры, свойственных внутреннему ядру Земли, ксенон может образовать несколько устойчивых интерметаллических соединений с основными компонентами ядра – никелем и железом. Самыми устойчивыми структурами из смоделированных являются XeFe3 и XeNi3.
Альтернативный алгоритм, разработанный в группе Криса Пикара (Chris Pickard) из Имперского Колледжа Лондона позволил получить сходные результаты – в ядре Земли могут существовать устойчивые соединения ксенона, но не других инертных газов – расчеты показывают, что в условиях, свойственных ядру Земли, аналогичные по строению интерметаллиды криптона и аргона не могут образоваться.
И Оганов и Щека приятно удивлены фундаментальной химией, описанной в новой работе; Оганов замечает, что пусть даже и смоделированное образование устойчивого стехиометрического соединения инертного газа с металлами открывает новую эру в химии.
Тем не менее, ни Оганов, ни Щега не считают, что **возможность образования XeFe3 и XeNi3 дает ответ на ксеноновую загадку.
Так, Оганов заявляет, что ряд других данных Ма и Пикара показывают, что соединения ксенона становятся устойчивыми только в условиях давления ядра Земли, поэтому неясно, каким образом ксенон мог попасть на такую глубину, где его «перехватили» железо и никель, а Щека подчеркивает, что в соответствии с текущими геохимическими воззрениями, ксенон исчез из атмосферы еще до того, как произошло окончательное формирвание твердого ядра Земли.
