АНОМАЛЬНЫЙ КСЕНОН ЗЕМЛИ

БЛАГОРОДНЫЙ ПОТОК ВЫМЕРШЕГО ИЗОТОПА?   

Рис. 1a. Сравнение изотопного состава ксенона Земли, Солнца (солнечного ветра) и углистых хондритов, предполагаемых аналогов первичного вещества Земли.

Рис. 1б. Видно, что земной ксенон резко отличается от двух других типов ксенона избытком 132Xe, 131Xe, 129Xe, 134Xe и 136Xe.

    Есть несколько отличий изотопного состава земного ксенона от состава метеоритного или солнечного ксенона. Первое из них состоит в том, что в ксеноне земной атмосферы наблюдается всплеск, пик изотопной распространенности ¹²⁹Xe в сравнении с солнечным ксеноном. Такой же пик распространенности ¹²⁹Xe виден и в изотопном составе ксенона метеоритов - углистых хондритов в сравнении с солнечным ксеноном. Последнее обстоятельство объясняется существованием радиоактивного, ныне вымершего изотопа ¹²⁹I в юной Солнечной системе. Вероятно, этот изотоп образовался при вспышке сверхновой звезды и был "впрыснут" в протопланетное газопылевое космическое облако, когда его достигла ударная волна от взрыва. Из облака сформировалось вещество углистых хондритов. В его состав вошел ¹²⁹I. Период полураспада этого изотопа всего 17 млн лет - очень короткий по сравнению с возрастом Солнечной системы - 4,6 млрд лет. Поэтому изотоп ¹²⁹I очень быстро (в масштабе космического времени) распался в веществе метеоритов. При его -распаде образовался изотоп ксенона ¹²⁹Xe, накапливающийся в метеоритах. Поэтому в ксеноне метеоритов-углистых хондритов появился избыток: пик распространенности ¹²⁹Xe в сравнении с ксеноном Солнца, в состав которого вошли газы исходного облака, более бедные ¹²⁹I, чем твердое вещество метеоритов.
    Казалось бы, всплеск распространенности ¹²⁹Xe и в земном атмосферном ксеноне можно объяснить так же: избыток ¹²⁹Xe - порождение первичного вымершего изотопа ¹²⁹I, некогда бывшего на Земле. Если это так, то изотоп ¹²⁹Xe можно было бы использовать для решения важных проблем геохимии.

БЫЛ ЛИ У АТМОСФЕРЫ "ДЕНЬ РОЖДЕНИЯ"?

    Одна из глобальных проблем [2, 3]: был ли процесс образования атмосферы нашей планеты катастрофически быстрым, или он медленно продолжается с образования Земли до настоящего времени? Предположим, что первичный ¹²⁹I действительно присутствовал в исходном веществе Земли. При аккреции (объединении) этого вещества в огромную массу нашей планеты и на самых первых стадиях существования новорожденной Земли температура могла быть столь высокой, что ее вещество дегазировалось: летучие элементы (включая ксенон) в значительной мере уходили из минералов и началось быстрое образование атмосферы. При этом иод, хотя также довольно летучий элемент, оставался в основном в твердом веществе Земли. Естественно, что и первичный изотоп ¹²⁹I также оставался там. За время, составляющее 8-10 периодов полураспада ¹²⁹I, он должен полностью превратиться в изотоп ксенона ¹²⁹Xe (140-170 млн лет). Это должно было привести к важному различию в изотопном составе ксенона, перешедшего в атмосферу, и того ксенона, который сохранился в твердом веществе Земли.
    Итак, если дегазация была быстрой, в атмосфере должен содержаться первичный ксенон, а в глубинных породах Земли ксенон должен быть обогащен в сравнении с атмосферным ксеноном, изотопом ¹²⁹Xe - продуктом радиоактивного распада первичного ¹²⁹I. И действительно, когда исследовали образцы глубинных магматических пород, собранные на Срединно-Атлантическом подводном хребте, в них обнаружился явный избыток ¹²⁹Xe [2, 3]. Значит, дегазация вещества Земли была быстрой? Она должна была бы завершиться в основном спустя примерно 60 млн лет после образования нашей планеты, то есть очень быстро, если вспомнить, что возраст Земли 4,6 млрд лет. Таким образом, казалось бы, можно установить приблизительно "день рождения" атмосферы Земли: около 60 млн лет после образования планеты. Но все оказалось сложнее, потому что обнаружились новые странные обстоятельства.

Следующая страница