АНОМАЛЬНЫЙ КСЕНОН ЗЕМЛИ

НЕОЖИДАННЫЕ ВСТРЕЧИ ПОВТОРЯЮТСЯ       

        Исследователи столкнулись с проявлениями этого эффекта давно, задолго до того, как мы нашли объяснение этому явлению. Еще в 1971 году австралийский исследователь П.М. Джеффри обнаружил странный ксенон в древнейшей породе из Гренландии - в анортозите (рис. 4): был непонятен и всплеск распространенности изотопов ¹³²Xe, ¹³¹Xe, ¹²⁹Xe и ¹³⁴Xe.

    Также трудно было объяснить, почему в некоторых природных газах наблюдается наряду с нормальным ксеноном от спонтанного деления ²³⁵U также и избыток ¹²⁹Xe: ведь эти газы образовались в земной коре и откуда бы в них взяться ¹²⁹Xe от распада, как думали, первичного ¹²⁹I (рис. 5)? Столь же загадочным представлялся изотопный состав ксенона из образцов Кольской сверхглубокой скважины, когда в Гейдельберге Т. Кирстен и Л.К. Левский нашли огромное обогащение изотопом ¹²⁹Xe (рис. 4). И уж совсем тупиковой казалась ситуация с объяснением изотопного состава ксенона высокотемпературного минерального включения в метеорите Алленде, исследованного на высокочувствительном масс-спектрометре Макс-Планк-Института ядерной физики (Max-Planck-Institut for Kernphysik) в Гейдельберге Дж.Л. Иоарданом, Э. Йессбергером и Т. Кирстеном (рис. 4).
    Последняя по времени (в 1994 году) встреча с необычным ксеноном состоялась в лаборатории классика изотопной геохимии благородных газов Дж. Рейнолдса в Беркли (США). Выделенный из микроскопических газово-жидких включений в минералах ксенон по изотопному составу оказался почти близнецом аномального ксенона из Окло (рис. 4).

Рис. 4. Аномальный ксенон в различных объектах. Характерны всплески относительной распространенности на 132Xe, 131Xe, 129Xe.

    Теперь нам понятны изотопные чудеса: все эти изотопные сдвиги вызваны разделением в ходе миграции радиоактивных предшественников ксенона. Каждый из них мигрирует и задерживается в тех или иных минералах соответственно с собственными геохимическими свойствами. Распадаясь они создают в этих минералах избытки того или иного изотопа ксенона - их радиогенного потомка. Но тут возникает вопрос: откуда берутся сами предшественники? Первое, что приходит в голову, - от спонтанного деления ²³⁸U. Однако при таком процессе генерируется очень мало ¹²⁹I - предшественника ¹²⁹Xe. Между тем во многих случаях аномальный ксенон сильно обогащен именно этим изотопом. Приходится обратиться к другой возможности - к делению ²³⁵U под действием тепловых нейтронов, при котором выход ¹²⁹I в десятки раз больше.

МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ АТМОСФЕРНОГО КСЕНОНА

    В горных породах всегда существует поток тепловых нейтронов. Они образуются в различных ядерных реакциях. Эти нейтроны и могут вызвать деление ²³⁵U с образованием аномального ксенона. Вопрос состоит в том, достаточно ли интенсивен этот процесс, чтобы обеспечить то количество аномального ксенона в атмосфере, которое наблюдается, - 3,4 млрд м³. Если исходить из современных потока нейтронов, концентрации урана и изотопной распространенности в нем ²³⁵U в горных породах, то они слишком малы. А в прошлом?
    Недавно я разработал расчетную модель [6] для оценки генерации аномального ксенона на Земле, учитывающую концентрацию и изотопный состав урана, а также поток нейтронов в земной коре в геологическом прошлом. В качестве начальной точки эволюции изотопного состава земного ксенона принят рассчитанный состав первичного ксенона (см. рис. 2).
    Это позволило устранить многолетнее противоречие между представлениями о привносе летучих элементов на Землю веществом типа углистых хондритов и существенным различием изотопного состава земного ксенона и ксенона этих метеоритов.

Назад| Следующая страница