Pourquoi personne ne sait d'où vient la moitié de la chaleur des entrailles de la Terre?

Couché de soleil sur une chaude journée d'été, n'est pas toujours conscient qu'une grande quantité de chaleur vient des profondeurs de la Terre. C'est la chaleur équivalent à plus du triple de la consommation énergétique de tout le monde et entraîné d'importants processus géologiques, tels que le mouvement des plaques tectoniques et cours de magma à la surface de la Terre. Mais, malgré cela, exactement où il est né jusqu'à la moitié de cette chaleur, reste un mystère.

On croit que les neutrinos d'un certain type de particules de très faible masse — radioactives émises par le processus dans les entrailles de la Terre, peuvent devenir un facteur clé pour résoudre ce mystère. Le problème est qu'il est presque impossible de l'attraper. Mais dans un nouvel article publié dans la revue Nature Communications, les chercheurs ont mis en avant une manière qui pourrait fonctionner.

Les sources de chaleur dans les entrailles de la Terre est de la désintégration radioactive et la chaleur résiduelle à une époque où la planète seulement à émerger. La quantité de chaleur de la radioactivité, calculé sur la base de mesures de la composition des échantillons de roches, jusqu'à ce que n'est pas défini — 25-90% du flux total de chaleur.

Insaisissable particule

Les Atomes de matières radioactives ont l'instabilité du noyau, et donc peut-être se (se désintégrer à l'état stable) avec l'émission de radiations dont une partie est convertie en chaleur. Ce rayonnement est constitué de différentes particules à des énergies en fonction du matériau de la leur rendit — y compris les neutrinos. Lorsque des éléments radioactifs se désintègrent dans la croûte et le manteau de la Terre, ils émettent un «геонейтрино». En effet, chaque seconde de la Terre émet plus de trillions de trillions de ces particules dans l'espace. La mesure de leur énergie pourrait dire à quelle substance de leur produit, et donc sur la composition des entrailles de la Terre.

Les Principales sources connues de la radioactivité sur la Terre sont instables types d'uranium, de thorium et de potassium — ce que nous avons appris, en étudiant des échantillons de roches à une profondeur de 200 kilomètres sous la surface. Ce qui se cache en dessous de cette profondeur, il est incompréhensible. Nous savons que les геонейтрино, les composants de l'appareil lors de la désintégration de l'uranium, ont plus d'énergie que les composants de l'appareil lors de la désintégration du potassium. Par conséquent, la mesure de l'énergie геонейтрино, nous pourrions savoir à quel type de matières radioactives ils viennent. En fait c'est beaucoup plus simple pour trouver le produit qui se trouve à l'intérieur de la Terre, que le perçage des dizaines de kilomètres sous la surface de la planète.

Malheureusement, геонейтрино est extrêmement difficile à détecter. Au lieu d'interagir avec la matière ordinaire, comme le fait que l'intérieur des détecteurs, ils sont tout simplement passer à travers elle. C'est pourquoi il a fallu une gigantesque détecteur souterrain rempli de 1000 tonnes de liquide, pour la première fois d'observer геонейтрино en 2003. Ces détecteurs mesurent les neutrinos, en enregistrant leur collision avec des atomes dans le liquide.

Depuis qu'un autre l'expérience a réussi à observer геонейтрино, en utilisant la même technologie. Les deux mesures estiment qu'environ la moitié de la chaleur terrestre causée par la radioactivité (20 twh), peut s'expliquer par la désintégration de l'uranium et du thorium. La source de 50% restants demeure inconnue.

Toutefois, des mesures jusqu'à présent, n'ont pas pu mesurer la contribution de la désintégration du potassium — les neutrinos émis par dans ce processus, ont une trop faible consommation d'énergie. Peut-être parce que le reste de la chaleur provient de la désintégration du potassium.

les Nouvelles technologies

De Nouvelles études suggèrent que les scientifiques peuvent établir une carte de flux de chaleur à l'intérieur de la Terre, mesure de la direction, qui viennent геонейтрино, ainsi que leur énergie. Cela paraît simple, mais technologiquement, cette tâche est extrêmement complexe et nécessite de nouvelles méthodes de détection des particules.

Les Chercheurs proposent d'utiliser remplis de gaz de la caméra avec des détecteurs «temporaire de projection». Ces détecteurs créent une image en trois dimensions de геонейтрино, collision avec le gaz à l'intérieur de la caméra et выбивающих un électron d'un atome de carbone. Le mouvement de cet électron peut suivre au fil du temps, pour restaurer une dimension de processus (temps). La technologie d'imagerie à haute résolution pourraient ensuite de reconstruire les deux dimensions spatiales mouvement de l'électron. Dans actuellement utilisés dans les liquides détecteurs de particules, qui se heurtent et s'envolent, passent une petite distance (parce que se trouvent dans le liquide), et la direction il est impossible de les identifier.

Ces détecteurs à une échelle plus réduite actuellement utilisés pour la mesure précise des interactions neutrino et de la recherche de la matière noire. Les scientifiques ont calculé que la taille du détecteur, nécessaire pour la détection de геонейтрино des niveaux de potassium radioactif de 20 tonnes. Afin de bien cartographier la composition du manteau la première fois, il doit être 10 fois plus lourd. Le prototype d'un tel détecteur est déjà construit et le travail est au-dessus de sa mise à l'échelle.

Dimension геонейтрино donc peut aider à afficher un flux de chaleur dans les entrailles de la Terre. Cela nous aidera à comprendre l'évolution interne du noyau par l'évaluation de la concentration des éléments radioactifs. Cela pourrait aussi aider à démêler un mystère de longue date que d'une source de chaleur, qui assure la convection (transfert de chaleur par le mouvement des liquides) dans le noyau externe qui génère le champ géomagnétique de la Terre. Cette zone est d'une importance vitale pour la préservation de notre environnement qui protège la vie sur la Terre contre les rayons nocifs du soleil.

Il est Assez étrange que nous savons peu de choses sur ce qui se passe sous la terre, mais nous continuons à explorer. Que peuvent cacher les secrets des profondeurs de notre planète?