Le paradoxe du xénon manquant pourrait ressembler au titre du dernier thriller d'aéroport, mais c'est en fait un problème qui embarrasse les géophysiciens depuis des décennies. Nouveau travail d'une équipe internationale comprenant Alexander Goncharov et Hanyu Liu de Carnegie, et les anciens de Carnegie Elissaios Stavrou et Sergey Lobanov, est à la recherche de la solution à ce casse-tête de longue date.

Le mystère vient des météorites, qui conservent un enregistrement des premiers jours de notre système solaire. Un type, appelées chondrites carbonées, contiennent certains des échantillons connus les plus primitifs de matériel du système solaire, y compris beaucoup plus de xénon que dans l'atmosphère de notre propre planète.

"Le xénon fait partie d'une famille de sept éléments appelés les gaz rares, dont certaines, comme l'hélium et le néon, sont des noms familiers, " a déclaré l'auteur principal Stavrou, maintenant au Lawrence Livermore National Laboratory, sur le papier de l'équipe dans Lettres d'examen physique . "Leur nom vient d'une sorte de réserve chimique; ils ne se combinent normalement pas, ou réagir, avec d'autres éléments."

Parce que le xénon ne fonctionne pas bien avec les autres, c'est une carence de l'atmosphère terrestre, même par rapport à d'autres, gaz rares plus légers, comme le krypton et l'argon, dont les prédictions théoriques nous disent qu'il devrait être encore plus appauvri que le xénon - est difficile à expliquer.

Cela ne veut pas dire que beaucoup n'ont pas essayé.

Cette équipe de recherche, qui comprenait également Yansun Yao de l'Université de la Saskatchewan, Joseph Zaug également de LLNL, et Eran Greenberg, et Vitali Prakapenka de l'Université de Chicago—ont concentré leur attention sur l'idée que le xénon manquant pourrait être trouvé au plus profond de la Terre, spécifiquement cachés dans des composés avec du nickel et, surtout, fer à repasser, qui forme la majeure partie du noyau de la planète.

On sait depuis un certain temps que bien que le xénon ne forme pas de composés dans des conditions ambiantes, sous les températures et les pressions extrêmes des intérieurs planétaires, ce n'est pas si distant.

"Lorsque le xénon est écrasé par des pressions extrêmes, ses propriétés chimiques sont altérées, lui permettant de former des composés avec d'autres éléments, « Lobanov a expliqué.

A l'aide d'une cellule à enclume diamant chauffée au laser, les chercheurs ont imité les conditions trouvées dans le noyau de la Terre et ont utilisé des outils spectroscopiques avancés pour observer comment le xénon interagissait avec le nickel et le fer.

Ils ont découvert que le xénon et le nickel formaient du XeNi3 sous près de 1,5 million de fois la pression atmosphérique normale (150 gigapascals) et à des températures supérieures à environ 1, 200 degrés Celsius (1, 500 kelvins). Par ailleurs, à près de 2 millions de fois la pression atmosphérique normale (200 gigapascals) et à des températures supérieures à environ degrés 1, 700 degrés Celsius (2000 kelvins), ils ont synthétisé des composés XeFe3 complexes.

"Notre étude fournit la première preuve expérimentale de composés précédemment théorisés de fer et de xénon existant dans les conditions trouvées dans le noyau de la Terre, " dit Gontcharov. " Cependant, il est peu probable que de tels composés aient pu être fabriqués au début de l'histoire de la Terre, alors que le noyau se formait encore, et les pressions à l'intérieur de la planète n'étaient pas aussi fortes qu'elles le sont maintenant."

Les chercheurs étudient si un processus de formation en deux étapes aurait pu piéger le xénon dans le manteau primitif de la Terre, puis l'incorporer plus tard dans XeFe3 lorsque le noyau s'est séparé et que la pression a augmenté. Mais il reste encore du travail à faire.