Изглежда, че на Земята липсват определени елементи, а учените вярват, че най-накрая са разбрали къде може да са скрити те.

В продължение на почти век геофизиците се опитват да разрешат една загадка. Къде са изчезнали по-леките елементи на Земята?

В сравнение с количеството елементи на Слънцето и в някои метеорити, на нашата планета има значително по-малко водород, въглерод, азот и сяра.

Както и по-малко благородни газове като хелий. В някои случаи тези елементи са с над 99% по-малко, пише Live Science.

Според учените част от това несъответствие се обяснява със загуби в Слънчевата система по време на формирането на нашата планета.

Изследователите отдавна подозират, че се случва и нещо друго

Група учени предложиха възможно обяснение.

Тези елементи може да се крият дълбоко в твърдото вътрешно ядро на нашата планета.

При свръхвисоко налягане – 360 гигапаскала, желязото там се държи странно, превръщайки се в електрид. Малко позната форма на метал, способна да поглъща по-леки елементи.

Поглъщането на тези леки елементи може да е ставало постепенно в продължение на няколко милиарда години, предполага физикът Дак Янг Ким. И вероятно продължава и до днес.

Смята се, че това може да обясни защо движението на сеизмичните вълни, разпространяващи се през Земята, показва, че плътността на вътрешното ядро е с 5-8% по-ниска от очакваното, ако то се състоеше само от метал.

Днес електридите преживяват своя звезден час

Те не само могат да помогнат за разрешаването на планетарната загадка, но вече могат да бъдат получени при стайна температура и налягане от множество елементи.

Електридите са идеални катализатори и други агенти, подпомагащи протичането на сложни реакции.

Например, един от електридите вече се използва за катализиране на производството на амоняк – ключов компонент на торовете.

Японски разработчици твърдят, че този процес консумира с 20% по-малко енергия от традиционното производство.

Междувременно химиците откриват нови електриди

Те могат да доведат до по-евтини и по-екологични методи за производство на фармацевтични продукти.

Сега учените се стремят да намерят повече такива интересни материали. И да разберат химичните правила, които управляват тяхното образуване.

Повечето твърди тела се състоят от подредени решетки от атоми. Но електридите са различни.

В техните решетки има малки кухини, където електроните се разполагат самостоятелно.

Външните електрони на електридите вече не обикалят около конкретен атом, но не могат и да се движат свободно.

Вместо това те се оказват уловени в места между атомите, наречени неядрени атрактори.

Това придава на материалите уникални свойства

Според учените, в случая с желязото в земното ядро, отрицателните електронни заряди стабилизират по-леките елементи в неядрените атрактори, образувани при свръхвисоко налягане, което е 3000 пъти по-голямо от налягането на дъното на най-дълбоките океани.

Смята се, че елементите дифундират в метала, което обяснява къде изчезват.

Първият метал, при който е открито образуване на електрид при високо налягане, е натрият, за което е съобщено още през 2009 г.

Според Стефано Рачиопи от университета в Кеймбридж, при налягане от 200 гигапаскала металът се превръща от лъскав, отразяващ и проводящ електричество метал в прозрачен, стъкловиден, изолационен материал.

Откритието изглеждало много странно

Според авторите на изследването, електридите са и идеални кандидати за ролята на катализатори – вещества, способни да ускоряват и намаляват енергията, необходима за химична реакция.

През последното десетилетие учените са успели да открият няколко такива стабилни електрида, направени от неорганични съединения или органични молекули, съдържащи метални атоми.

Един от най-значимите днес се смята за майенит, открит през 2003 г.

Майенитът е калциево-алуминатен оксид, който образува кристали с много фини пори, известни като клетки, съдържащи кислородни йони.

Ако през него се пропуснат пари от метален калций или титан при висока температура, той ще отстрани кислорода, оставяйки само електрони, уловени в тези места – електрид.

Трябва да се отбележи, че за разлика от металните електриди, които се образуват при високо налягане и преминават от проводници в изолатори, майенитът първоначално е изолатор.

Той също така се превръща в отличен катализатор, способен да отдава електрони, за да подпомогне образуването и разкъсването на връзки в реакциите.

Въпреки че списъкът с електриди непрекъснато се разширява, все още остават много нерешени загадки, свързани с тях.

Един от тези въпроси е дали вътрешното ядро на Земята наистина съдържа електрид.

В свое ново изследване Ким и неговите колеги са използвали симулации на желязна решетка в търсене на доказателства за съществуването на неядрени атракторни участъци.

Въпреки това, тяхната интерпретация на получените резултати продължава да бъде определяна като „донякъде спорна“.