La paradoja del xenón perdido puede sonar como el título del último thriller aeroportuario, 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 los alumnos de Carnegie Elissaios Stavrou y Sergey Lobanov, está buscando la solución a este enigma de larga data.

El misterio proviene de los meteoritos, que conservan un registro de los primeros días de nuestro Sistema Solar. Un tipo, llamadas condritas carbonáceas, contienen algunas de las muestras más primitivas conocidas de material del Sistema Solar, incluyendo mucho más xenón del que se encuentra en la atmósfera de nuestro propio planeta.

"El xenón pertenece a una familia de siete elementos llamados gases nobles, algunos de los cuales, como helio y neón, son nombres familiares, "dijo el autor principal Stavrou, ahora en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, sobre el trabajo del equipo en Cartas de revisión física . "Su nombre proviene de una especie de indiferencia química; normalmente no se combinan, o reaccionar, con otros elementos ".

Debido a que el xenón no funciona bien con los demás, es deficiencia en la atmósfera de la Tierra, incluso en comparación con otras, gases nobles más ligeros, como el criptón y el argón, qué predicciones teóricas nos dicen que debería estar aún más empobrecido que el xenón, es difícil de 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, centraron su atención en la idea de que el xenón faltante podría encontrarse en las profundidades de la Tierra, específicamente escondido en compuestos con níquel y, especialmente, planchar, 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 están alteradas, permitiéndole formar compuestos con otros elementos, "Lobanov explicó.

Usando una celda 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.

Descubrieron que el xenón y el níquel formaban 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). Es más, a casi 2 millones de veces la presión atmosférica normal (200 gigapascales) y a temperaturas superiores a aproximadamente 1 grado, 700 grados Celsius (2000 kelvin), sintetizaron compuestos complejos de XeFe3.

"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, "Goncharov dijo." Sin embargo, es poco probable que tales compuestos se hayan podido fabricar al principio de la historia de la Tierra, mientras el núcleo aún se estaba formando, y las presiones del interior del planeta no eran tan grandes como ahora ".

Los investigadores están investigando si un proceso de formación en dos etapas podría haber atrapado el xenón en el manto temprano de la Tierra y luego incorporarlo a XeFe3 cuando el núcleo se separó y la presión aumentó. Pero queda más trabajo por hacer.