Por que ninguém sabe de onde vem a metade de calor no interior da Terra?

Deitado ao sol um dia quente de verão, nem sempre percebe que é uma quantidade significativa de calor vem das profundezas da Terra. É o calor equivalente a mais de трехкратному o consumo de energia de todo o mundo e contribui geológicos importantes processos, tais como o movimento das placas tectônicas e a corrente do magma na superfície da Terra. Mas, apesar disso, exatamente onde nasce, até a metade deste calor, permanece um mistério.

Acredita-se que os neutrinos de um determinado tipo de partículas extremamente baixa massa — emissão radioativos processos no seio da Terra, podem se tornar uma importante chave para a solução deste mistério. O problema é que é quase impossível pegar. Mas em um novo artigo, publicado na revista Nature Communications, os cientistas apresentou uma técnica que pode funcionar.

Conhecidas fontes de calor no interior da Terra é a desintegração radioativa e o calor residual com aqueles tempos, quando o planeta que só foi formada. A quantidade de aquecimento da radioatividade, calculado com base na medição da composição de amostras de rochas, ainda não foi determinada — 25-90% do fluxo total de calor.

Indescritível de partícula

Os Átomos de materiais radioativos têm instáveis do kernel, e, portanto, podem расщепляться (a desintegrar-se a um estado estável) com emissão de radiação — parte da qual é convertida em calor. Esta radiação é composto por várias partículas de energias certas — dependendo do tipo de material-los e entregou — incluindo o neutrino. Quando os elementos radioativos se desintegram na crosta e o manto da Terra, eles emitem "геонейтрино". De fato, a cada segundo, a Terra emite mais de um trilhão de trilhões de tais partículas no espaço. A medida de sua energia poderia dizer que a substância de sua fabrica, e, portanto, sobre a composição do interior da Terra.

As Principais fontes bem conhecidas de radioatividade sobre a Terra são frágeis tipos de urânio, tório e potássio — isso nós aprendemos com o estudo de amostras de rochas em profundidade de 200 quilômetros abaixo da superfície. O que se esconde abaixo dessa profundidade, é incompreensível. Sabemos que геонейтрино, irradiando a decadência de urânio, têm mais energia que é irradiada a decadência de potássio. Assim, medindo a energia геонейтрино, poderíamos saber, do tipo de material radioativo eles se originam. De fato, esta é uma maneira muito mais fácil descobrir o que está dentro da Terra, do que a perfuração de dezenas de quilômetros abaixo da superfície do planeta.

Infelizmente, геонейтрино extremamente difíceis de detectar. Em vez de interagir com a matéria comum, como o que está dentro de detectores, eles simplesmente passam através dele. É por isso levou um gigante subterrâneo detector, cheia de 1000 toneladas de líquidos para observar pela primeira vez геонейтрино em 2003. Tais detectores medem o neutrino, registrando sua colisão com os átomos em um líquido.

Desde então, apenas um outro experimento foi capaz de observar геонейтрино, utilizando uma tecnologia semelhante. As medições sugerem que cerca de metade da terra de calor, causada pela radioatividade (20 terawatts), pode-se explicar o desaparecimento de urânio e de tório. Fonte restantes 50% permanece desconhecida.

No Entanto, a medida ainda não fomos capazes de medir a contribuição de decaimento do potássio — neutrino, irradiando neste processo, têm muito baixa energia. Pode ser que o resto do calor vem da decomposição de potássio.

tecnologia

Novos estudos sugerem que os cientistas podem fazer o mapa de fluxo de calor do interior da Terra, que mede a direção em que vêm геонейтрино, bem como a sua energia. Parece simples, mas tecnologicamente esta tarefa é extremamente complexa e requer novas técnicas de detecção de partículas.

Os Cientistas sugerem o uso de enchidos gás câmeras com detectores de "lapso de projeção". Tais detectores criam uma imagem tridimensional геонейтрино, colidindo com o gás dentro da câmara e выбивающих um elétron de um átomo de carbono. O movimento deste elétron é possível acompanhar, ao longo do tempo, para recuperar uma dimensão do processo (tempo). A tecnologia de imagem de alta resolução poderia, então, reconstruir a duas dimensões espaciais deste movimento do elétron. Em usados atualmente líquidos do caranguejo, as partículas que colidem e voam, passam a pequena distância (porque estão no líquido), e a direção não é possível determinar.

Similares detectores de maldades atualmente, são utilizados para medir com precisão a нейтринных interações e procura de matéria escura. Os cientistas calcularam que o tamanho do detector, que é necessário para a detecção de геонейтрино dos radioativo do potássio, chegará a 20 toneladas. Para corretamente mapeados a composição do manto pela primeira vez, ele deve ser 10 vezes enormes. Um protótipo deste detector já construído e está trabalhando em sua escalada.

A Medida геонейтрино, portanto, pode ajudar a mostrar o fluxo de calor no interior da Terra. Isso nos ajuda a entender a evolução do núcleo através da avaliação da concentração de elementos radioativos. Isso também poderia ajudar a desvendar o mistério de longa data da fonte de calor, que fornece a convecção (transferência de calor para o movimento de líquidos) no exterior do núcleo, que gera геомагнитное campo de Terra. Este campo é de vital importância para a preservação de nossa atmosfera, que protege a vida na Terra dos raios nocivos do sol.

Muito estranho, que sabemos tão pouco sobre o que está acontecendo embaixo da terra, mas nós continuamos a explorar. O que mais pode se esconder secretas entranhas do nosso planeta?