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失われたキセノンの謎を解明?希少ガスが地球の核金属に反応!

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本記事は、Noble Gas Can React With Earth’s Core Metals | Missing Xenon Mystery
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約2分8秒

・地球はキセノンの量がかなり少なく、その理由は未だに不明確です

・新しい研究によるとキセノンは地球のコアの下で燃やされているかもしれないと提唱しています。

・高温高圧の下、キセノンは地球のコアに存在する金属と反応して異なる化合物を形成する可能性があります

 

地球上で発見できる金属元素は電気陽性であり、陽性に帯電したイオンを作り出す電子価を失う傾向があります。通常の温度と圧力では、金属は電機陰性元素を含む化合物をつくる自由電子を含んでいます。例えば、ニッケルは合金に主に使われるニッケル酸化物(NiO)を作り出す大気に反応します。

 

一方で、キセノンのような希少ガス元素は、他の元素(ほとんどが通常のの圧力や気温下ではないですが)に反応しにくいです。

 

しかしがながら地球のコアでは、高度に化学的に不活性な元素はとても奇妙な方法で他の金属に反応します。ローレンス・リバモア国立研究所の科学者はニッケルと高温高圧のキセノンの鉄間の可能性のある反応について研究してきました。

 

地球のキセノンの不思議

気球のキセノンは欠落しています。たくさんの古い研究によると、私達の大気はとても少ないキセノンで形成されています。しかしながら、新しい研究では地球のコアの深いところでキセノンは燃やされているかもしれないと提唱しています。

 

惑星システム上では、炭素質コンドライトは最も有名な原子物質を含んでいます。それらは、ほとんど地球を形作っている物質で作られています。この不思議なことは炭素質コンドライトが地球とその大気よりも多くのキセノンをもっていることです。なぜなら、キセノンは希少ガス元素であり、異なる化合物を形成する他の元素に反応することはないからです。

 

実験

研究者達は、地球のコア環境に似せた環境を用意し、2000ケルビン以上温度かつ地球の気圧よりも200万倍上の圧力でのニッケルと鉄キセノン反応を対象としました。

 

研究チームはラマン分光法とX線回折を使い化合物の化学物質を明らかにし、金属や希少ガスが反応するかどうか調べました。彼らは天然鉄隕石(ロシアのシホテ・アリニ山脈から採取した)を地球のコアの化合物の代わりとして使用しました。

 

結果

 

彼らはX線回折を通じてニッケルとキセノンの鉄間での反応を発見しました。キセノンが高温時に強い圧力で壊されたとき、その化学構成が変化し、他の元素と反応し化合物を作り出せるようになります。このようにして、キセノンは他の元素内に隠れたまま残ります。

 

キセノンのような超希少ガスはハロゲンのような強い電気陰性元素に反応することが知られています。しかし、これは希少ガス元素に反応する金属の特徴を示している最初の研究です。

 

これらの結果は、強固な囲い込みの下、元素の化学物質を変えることは電子陰性元素を作り出せる(通常の環境下では電子陽性)ことを示しています。これは、それらは軌道上に迷い込んだと思われる電子を引き離すとても強い親和性をもっていることを意味しています。電子陰性はとても強力で希少ガス元素から電子を摘出します。

 

さらに、火星の大気もまたキセノンが枯渇しています。火星のコアの圧力は約40GPa(地球は50GPa)で、キセノンの枯渇が両方の惑星において同じような工程に起因していると考えることが妥当です。これは、XeFe3系が失われたキセノンのパラドクスの説明にならないことを示しています。

 

研究チームによると、強力な熱力学の環境下で変わる元素の化学物質のより詳しい理解のための斬新な周期表が必要です。まだ解決するための沢山のパラドクスやシステムが存在しています。科学者たちは強烈な物理化学的事象についての新しい章を書こうとしています。

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