Les gaz rares, encore appelés « gaz nobles », sont des éléments
chimiques appartenant au groupe « 0 » du tableau périodique. Ce sont,
dans les conditions normales de température et de pression (273 K,
1 atm), des gaz monoatomiques de symboles respectifs He (hélium),
Ne (néon), Ar (argon), Kr (krypton) et Xe (xénon). Leurs couches électroniques
externes saturées, à deux électrons pour He et à huit pour Ne, Ar,
Kr et Xe leur confèrent une caractéristique physique particulière,
à savoir une inertie chimique vis-à-vis des autres éléments et sont,
de ce fait, considérés en géosciences comme d’excellents traceurs
géochimiques. Chaque gaz rare possède plusieurs isotopes : 2 pour
l’hélium (
3–4
He), 3 pour le néon (
20–21–22
Ne)
et l’argon (
36–38–40
Ar), 6 pour le krypton (
78–80–82–83–84–86
Kr) et enfin 9 pour le xénon (
124–126–128–129–130–131–132–134–136
Xe). Leurs compositions isotopiques, notamment sur Terre, n’ont cessé
d’évoluer depuis l’accrétion de celle-ci, il y a 4,56 milliards d’années,
par des réactions nucléaires, qu’elles soient de nature i) radiogénique
(
e.g.
, production
4
He par désintégration radioactive
de type α des isotopes parents
238
U,
235
U et
232
Th ; décroissance du radioisotope
40
K en
40
Ar par capture électronique
, ii) nucléogénique (
e.g.
, production
de
21
Ne dans la croûte liée à des réactions nucléaires
de type
et
...