Fysikere kåret hovedkilden til underjordisk varme

Fysikere kåret hovedkilden til underjordisk varme
Fysikere kåret hovedkilden til underjordisk varme
Anonim

Tarmene på planeten vår avgir 47 terawatts varme. Etter innholdet av radioaktive elementer i jordskorpen å dømme, gir deres forfall fra 7 til 10 terawatts. Hvor kommer resten fra?

Striden om dette avtar ikke. Noen eksperter sier at jorden vår ble født varm, og minst halvparten av den nåværende varmestrømmen fra dens dyp er energien som er lagret på tidspunktet for dannelsen. Andre mener at planeten ble dannet som kald, og den varmes hovedsakelig av friksjon fra nedsenking til midten av jorden av tunge bergarter og som flyter til overflaten av lungene.

Ikke glem at radioaktive stoffer sannsynligvis ikke bare finnes i skorpen, men også i mantelen (i kjernen av planeten, ifølge geofysikere, er de ubetydelige). Men hvor mange er det? Mantelen, i motsetning til skorpen, kan ikke nås med et bor. Derfor er det fortsatt uklart hvor mye av undergrunnsvarmen som genereres av radioaktivt forfall. Estimatene varierer fra 15% til 50%.

Svaret på det brennende spørsmålet er gitt av en vitenskapelig artikkel publisert i tidsskriftet Physical Review D av en internasjonal gruppe, som også inkluderer russiske forskere.

Fysikere har målt strømmen av nøytrinoer som kommer fra jordens indre. Neutrinoer er veldig lette partikler som blant annet dannes under det radioaktive forfallet av uran-238 og thorium-232. Når vi kjenner intensiteten til nøytrinfluksen, er det mulig å bestemme hvor mange av disse elementene som henfaller hvert sekund i jordens dyp.

Forskerne jobbet med Borexino -detektoren som ble lansert i 2007. De behandlet dataene som var samlet fra desember 2007 til april 2019. Det skal bemerkes at forskere fra Research Institute of Nuclear Physics ved Moscow State University, National Research Center "Kurchatov Institute" og Joint Institute for Nuclear Research har bidratt stort til opprettelsen av dette verktøyet og innhenting av disse dataene.

I løpet av denne tiden registrerte detektoren 53 partikler. Ikke la deg lure: hvert sekund hver kvadratcentimeter av jordens overflate blir gjennomboret av millioner av nøytrinoer født i planetens tarm. Men denne lunefulle partikkelen samhandler nesten aldri med materie, inkludert detektorens substans.

Etter antallet påviste nøytrinoer beregnet forfatterne den totale fluksen og beregnet den på nytt i antall uran- og thoriumkjerner som råtnet i jordens dyp.

Basert på den kjente radioaktiviteten til jordskorpen, beregnet fysikere mantelens bidrag. Samtidig tok de hensyn til at 18% av den radiogene varmen kommer fra forfallet av kalium-40, og uran og thorium gir de resterende 82%.

Ifølge forskernes beregninger gir de radioaktive stoffene i mantelen fra 14 til 36 terawatts underjordisk varme. Den mest sannsynlige verdien er 25 terawatts. Det vil si at de radioaktive stoffene i skorpen og mantelen gir omtrent 70% av all underjordisk varme.

Mer bestemte tall kan navngis når nøytrino -strømmen fra mantelen vil måles mer nøyaktig.

"En alvorlig utfordring for fysikere i dag er fortsatt en mer nøyaktig måling av strømmen av geoneutrinoer fra mantelen. For dette er det sannsynlig at flere detektorer lokalisert i forskjellige deler av jorden vil bli brukt. Det er et prosjekt for å lage en geoneutrino -detektor. i Russland, ved Baksan Neutrino -observatoriet. Et annet prosjekt er JUNO -detektoren., som for tiden er under bygging i Kina, som vil være 70 ganger større enn Borexino i masse, noe som vil gjøre det mulig å oppnå større målenøyaktighet på kortere tid, "oppsummerer Alexander Chepurnov, seniorforsker ved Research Institute of Nuclear Physics ved Moscow State University.

Anbefalt: