Le meteoriti che hanno impattato il nostro pianeta nel corso degli anni hanno portato con sé un enigma: l’atmosfera terrestre sembra essere priva di grandi quantità di xenon. Questi corpi celesti, alcuni dei quali più antichi della Terra stessa, offrono preziose informazioni sul Sistema Solare primordiale e sul nostro pianeta. I pianeti rocciosi, come la Terra, si sono formati dall’aggregazione di questi corpi minori, quindi dovrebbero fornirci indizi sulla composizione chimica del nostro pianeta nelle sue fasi iniziali.
È quindi sorprendente scoprire che nelle condriti carbonacee, meteoriti antiche e ricche di carbonio, i livelli di xenon sono molto più elevati di quanto ci si aspetterebbe in proporzione ad altri gas. Poiché queste rocce ci parlano delle proporzioni dei gas nel Sistema Solare primordiale, ciò indica che la quantità di xenon nella nostra atmosfera attuale è circa il 10% di quella prevista. Questo è particolarmente strano considerando quanto poco lo xenon reagisca con altri elementi.
Lo xenon e i gas nobili
“Lo xenon fa parte di una famiglia di sette elementi chiamati gas nobili, alcuni dei quali, come l’elio e il neon, sono noti al grande pubblico,” ha spiegato Elissaios Stavrou, autore principale di uno studio del 2018 sull’xenon mancante. “Il loro nome deriva da una sorta di distacco chimico; normalmente non si combinano, o reagiscono, con altri elementi.”
Le ipotesi sulla scomparsa dello xenon
Altri gas nobili come l’argon e il cripto sono presenti nella nostra atmosfera, e nelle proporzioni che ci aspetteremmo. Quindi, dove è finito lo xenon mancante? Sono state avanzate ipotesi secondo cui lo xenon potrebbe nascondersi nei minerali, nel nucleo terrestre o persino nei ghiacciai.
Il team dello studio del 2018 ha scoperto che sotto estrema pressione, lo xenon potrebbe formare composti con altri elementi. “Il nostro studio fornisce la prima prova sperimentale dell’esistenza di composti teorizzati di ferro e xenon nelle condizioni presenti nel nucleo terrestre,” ha spiegato il coautore Alexander Goncharov. “Tuttavia, è improbabile che tali composti possano essersi formati all’inizio della storia della Terra, mentre il nucleo si stava ancora formando e le pressioni all’interno del pianeta non erano così elevate come lo sono ora.”
È possibile che diversi processi abbiano combinato per intrappolare lo xenon nel mantello prima di essere incorporato nel nucleo, ma questo rimane da vedere.
Lo xenon disperso nello spazio
Un’altra idea è che lo xenon mancante abbia lasciato l’atmosfera terrestre molto tempo fa attraverso un processo di degassificazione, venendo trasportato nello spazio mentre le meteoriti bombardavano la Terra e disperdevano la nostra atmosfera primordiale. Poiché altri gas pesanti come l’argon e il cripto non sono scomparsi dalla nostra atmosfera, se questa ipotesi fosse corretta, sarebbe necessario spiegare perché solo lo xenon è stato spazzato via nello spazio mentre l’atmosfera terrestre era sottile.
Lo xenon nascosto nel mantello terrestre
Un team di ricercatori, incluso Stavrou, ha trovato prove a sostegno di questa idea. Nel loro studio, il team ha tentato di sciogliere xenon e argon in perovskite a temperature e pressioni simili a quelle presenti nel mantello terrestre. L’idea era che forse lo xenon potesse essere nascosto nella perovskite di silicato di magnesio che costituisce gran parte del mantello.
“Ero abbastanza sicuro che fosse possibile inserire gas nobili nella perovskite,” ha detto il coautore Hans Keppler a Nature. “Sospettavo che lo xenon potesse trovarsi lì.”
Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che mentre l’argon si scioglieva nella perovskite, lo xenon si scioglieva solo a livelli traccia. Questo ha dato ai ricercatori l’idea che molto xenon sia stato trasportato nello spazio mentre altri gas nobili sono rimasti sulla Terra, nascosti in sicurezza nella perovskite.
“Questo è completamente diverso da ciò che tutti gli altri stanno dicendo. Dicono che lo xenon è qui ma si sta nascondendo da qualche parte,” ha spiegato Keppler. “Noi diciamo che non è qui perché molto presto nella storia della Terra non aveva un posto dove nascondersi.”
Il team ha aggiunto che l’abbondanza relativa di xenon, cripto e argon nella nostra atmosfera si correla approssimativamente a quanto questi elementi sono solubili nella perovskite. Tuttavia, anche su questa idea permangono dei dubbi.
Se questo è il meccanismo che ha visto la Terra privata del suo xenon, dovrebbe applicarsi anche a Marte. Marte ha piccole quantità di xenon nella sua sottile atmosfera. Tuttavia, rimane la questione se Marte abbia abbastanza perovskite per intrappolare abbastanza xenon da spiegare ciò. Se non è così, potremmo dover cercare ancora una volta lo xenon mancante.
