АНОМАЛЬНЫЙ КСЕНОН ЗЕМЛИ

НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ДРЕВНИЙ КСЕНОН

    Избыточный ¹²⁹Xe был найден не только в породах, происходящих из глубинных слоев Земли - из мантии, но и совершенно неожиданно в некоторых природных газах, выделяющихся из пород земной коры. Это был первый подводный камень, на который неожиданно натолкнулись сторонники представления о происхождении ¹²⁹Xe из первичного ¹²⁹I. Но обнаружился и второй: в глубинных породах, там, где есть избыток изотопа ¹²⁹Xe, почти всегда есть и избыточный ¹³⁶Xe [4]. Между относительными концентрациями этих изотопов, как сообщалось [4], есть корреляция (рис. 2). Для объяснения этой непонятной связи был предложен такой выход: если ¹²⁹Xe происходит из вымершего первичного ¹²⁹I, то и избыток ¹³⁶Xe обязан тоже вымершему изотопу плутония ²⁴⁴Pu.   

Рис. 2. Избыток 129Xe и других изотопов ксенона в породах мантии Земли. На верхней диаграмме - корреляция относительной распространенности 129Xe и 136Xe для ограниченного числа образцов. На нижних диаграммах нанесены все опубликованные данные. Видно, что ксенон представляет собой смесь трех компонентов: первичного ксенона, компонента деления тяжелых ядер (нижний луч) и третьего неизвестного компонента (верхний луч)

    Среднее время жизни атомов ²⁴⁴Pu для -распада - 122 млн лет. Но этот изотоп одновременно распадается и путем спонтанного, самопроизвольного деления с образованием ¹³⁶Xe. В мантии Земли образуются ¹²⁹Xe и ¹³⁶Xe, затем они смешиваются с атмосферным ксеноном в той или иной пропорции в разных образцах: вот и появляется их линейная корреляция. Это представление многим казалось, да и сейчас кажется достаточно убедительным. На его базе было предложено несколько геохимических моделей для совершенствования теории рождения и развития атмосферы Земли [3-5]. В них одновременно использовали две изотопные пары: вымерший радиоактивный изотоп (¹²⁹I, ²⁴⁴Pu) и его потомок, радиогенный стабильный изотоп ксенона (¹²⁹Xe или ¹³⁶Xe соответственно).
    Но удивительно, что авторы всех этих моделей, основанных на корреляционной зависимости для ограниченного числа проб (верхняя часть диаграммы рис. 2), почему-то совершенно игнорировали остальные, помимо 136Xe, изотопы ксенона, которые тоже непременно образуются при спонтанном делении ²⁴⁴Pu в соотношениях: ¹³⁴Xe / ¹³⁶Xe = 0,939, ¹³²Xe / ¹³⁶Xe = 0,885, ¹³¹Xe / ¹³⁶Xe = 0,246, ¹²⁹Xe / ¹³⁶Xe = = 0,05. Их тоже нужно учитывать.
    Когда я нанес на график данные для изотопных отношений ¹³⁴Xe / ¹³⁶Xe, ¹³²Xe / ¹³⁶Xe и ¹³¹Xe / ¹³⁶Xe, вместо линейной корреляции получились области, заполненные экспериментальными точками [6]. Да и для пары изотопных отношений ¹³⁶Xe / ¹³⁰Xe и ¹²⁹Xe / ¹³⁰Xe, если использовать все опубликованные в литературе данные, получается такое же поле точек, а не линейная зависимость. В этом поле расположена и точка атмосферного ксенона. Точки находятся в пределах угловой области, образуемой двумя лучами, исходящими из общего начала. Это может означать, что в породах, природных газах и в атмосфере Земли присутствуют по крайней мере три типа ксенона. Координаты начальной точки (Xe₀) - это изотопные отношения в первичном ксеноне. Нижний луч - это линия смешения первичного ксенона (Xe₀) и ксенона деления урана-плутония: ведь в ксеноне деления нет изотопа ¹³⁰Xe, а изотопы ¹³⁶Xe, ¹³⁴Xe, ¹³²Xe и ¹³¹Xe при делении ядер образуются в определенном соотношении. Добавление к первичному ксенону, например, изотопа ¹³⁶Xe обязательно сопровождается прибавкой пропорционального количества другого продукта деления, скажем ¹³²Xe. Поэтому при добавлении разных порций ксенона деления к Xe₀ получается прямая линия, тангенс угла наклона которой и есть соотношение пары изотопов - продуктов деления.
    Все получалось вроде бы красиво, да вот незадача: что за третий компонент ксенона должен был добавиться к первичному ксенону, чтобы получился верхний луч на графике? Если рассчитать его изотопный состав, то он выглядит очень необычно:

¹³⁴Xe / ¹³⁶Xe = 1,58; ¹³²Xe / ¹³⁶Xe = 4,52;
¹³¹Xe / ¹³⁶Xe = 9,1; ¹²⁹Xe / ¹³⁶Xe = 25,1.

    Ни один среди известных тяжелых химических элементов не может дать такой изотопный состав продуктов деления. Это оставалось загадкой. Решение этой загадки пришло в результате исследований на первый взгляд абсолютно разнородных объектов: урановой руды из месторождения Окло в Африке - природного ядерного реактора, метеорита Алленде, сплавленной почвы из эпицентра испытательного атомного взрыва в пустыне Аламогордо (США), очень тонкозернистого уранового минерала и искусственно облученных в реакторе образцов [7].

Назад |Следующая страница