林之森
氙氣是一種惰性氣體,在空氣中的含量僅為0.0087%??墒?,就這么一種不起眼的東西,身上卻曾經(jīng)圍繞著好幾個(gè)謎團(tuán)。好在這些謎總算都一一破解了。
第一個(gè)謎涉及氙在大氣中的含量。很久以來,科學(xué)家通過對隕石的分析,就覺得地球上的氙比起隕石中的要少了很多。氙在大氣中的含量僅及在隕石中的5%??紤]到這些隕石都來自離地球不遠(yuǎn)的宇宙空間,與地球有著相同的起源,按理,兩者的組分,包括氙的含量,也該大致相近。
謎底直到前幾年才被我國科學(xué)家揭開:原來地球上其余的氙都被吸到地核里去了,留在大氣中的只是少數(shù)。在地心300萬標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和6000℃高溫的條件下,氙與鐵、鎳——組成地核的兩種主要元素——發(fā)生反應(yīng),形成了穩(wěn)定的化合物。
第二個(gè)謎涉及地球大氣中氙的同位素“配方”。氙有9個(gè)穩(wěn)定的同位素,其中氙-132占氙總量的26.9%,其次為氙-129,占26.4%、再就是氙-131,占21.2%、以及氙-134,占10.4%,還有氙-136,占8.86%,其余皆在5%以下。但這個(gè)“配方”跟隕石中氙同位素的“配方”比較,重同位素所占的百分比偏高了。
這個(gè)謎底直到最近才被破解。
2014年,歐洲航天局的“羅塞塔”號探測器在低空飛掠一顆叫“67P/丘留莫夫—格拉西緬科”的彗星時(shí),從彗星蒸發(fā)的氣體中進(jìn)行了取樣。取樣分析表明,彗星中氙同位素的“配方”中,重同位素所占比例明顯要比地球大氣的高。
既然地球大氣中氙的重同位素所占比例介于隕石和彗星之間,那么把兩者按適當(dāng)比例混合,會不會就能“調(diào)配”出地球大氣中的氙呢?科學(xué)家這么猜測。
“雞尾酒”果然被調(diào)配出來了:只要假定地球大氣中22%的氙來自彗星,就能完滿地解開了上述謎團(tuán)。
前面提到,地球大氣中的一部分氙被吸入了地球內(nèi)部。但調(diào)查發(fā)現(xiàn),存在于彗星中的氙的某些同位素,在地球地幔中并不存在。由此可以推測,這些彗星必定是在地幔停止“吸氣”之后才抵達(dá)地球的。這一時(shí)間應(yīng)該發(fā)生在距今45億到35億年前。