地球大氣中的氙之謎

林之森

氙氣是一種惰性氣體，在空氣中的含量僅為0.0087%。可是，就這么一種不起眼的東西，身上卻曾經圍繞著好幾個謎團。好在這些謎總算都一一破解了。

第一個謎涉及氙在大氣中的含量。很久以來，科學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%。考慮到這些隕石都來自離地球不遠的宇宙空間，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。在地心300萬標準大氣壓和6000℃高溫的條件下，氙與鐵、鎳——組成地核的兩種主要元素——發生反應，形成了穩定的化合物。

第二個謎涉及地球大氣中氙的同位素“配方”。氙有9個穩定的同位素，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“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，從彗星蒸發的氣體中進行了取樣。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，那么把兩者按適當比例混合，會不會就能“調配”出地球大氣中的氙呢？科學家這么猜測。

“雞尾酒”果然被調配出來了：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。

前面提到，地球大氣中的一部分氙被吸入了地球內部。但調查發現，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”之后才抵達地球的。這一時間應該發生在距今45億到35億年前。