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科学家们预计到2025年将计算地球内的燃料量

2019-05-05 17:39:59来源:

地球需要燃料来驱动板块构造,火山及其磁场。像混合动力汽车一样,地球利用两种能源来运行其发动机:来自组装行星的原始能量和来自天然放射性衰变期间产生的热量的核能。科学家已经开发了许多模型来预测地球内部有多少燃料来驱动发动机 - 估计变化很大 - 但真正的数量仍然未知。

在一篇新论文中,一组地质学家和中微子物理学家大胆宣称,到2025年它将能够确定地球坦克中剩余多少核燃料和放射性能量。该研究由马里兰大学,布拉格查理大学和中国地质科学院的科学家撰写,于2016年9月9日在Nature Scientific Reports上发表。

该研究的一位作者,马里兰大学地质学教授威廉麦克多诺说:“我是那些创造了地球成分模型并预测地球内部燃料含量的科学家之一。” “我们正处于一个猜测领域。在我职业生涯的这个阶段,我不在乎我是对还是错,我只是想知道答案。”

为了计算到2025年地球内部的燃料量,研究人员将依靠检测一些科学已知的最微小的亚原子粒子 - 地球中微子。这些反中微子粒子是恒星(包括我们的太阳),超新星,黑洞和人造核反应堆内核反应的副产物。它们也是由地球深处的放射性衰变过程引起的。

检测反中微子需要一个巨大的探测器,大小与办公楼相当,位于地下约一英里,以防止宇宙射线产生假阳性结果。在探测器内部,科学家们在撞击氢原子时会发现反中微子。碰撞产生两个特征性的闪光灯,明确宣布该事件。科学家发现的事件数量与地球内部的铀和钍原子数直接相关。这些元素的腐烂与钾一起为地球内部的绝大部分热量提供了燃料。

到目前为止,检测抗中微子的速度非常缓慢,科学家每年仅从日本的KamLAND地下探测器和意大利的Borexino记录大约16个事件。然而,研究人员预测,预计到2022年上线的三个新探测器 - 加拿大的SNO +探测器和中国的Jinping和JUNO探测器 - 每年将为数据流增加520个事件。

“一旦我们收集了来自所有五个探测器的三年反中微子数据,我们相信我们将为地球开发出精确的燃油表,并能够计算出地球内剩余燃料的数量,”McDonough说。

新的锦屏探测器将被埋在喜马拉雅山的斜坡下,将比现有的探测器大四倍。中国南方海岸附近的地下JUNO探测器将比现有探测器大20倍。

“确切知道地球上有多少放射性能量将告诉我们过去地球的消耗率以及未来的燃料预算,”麦克多诺说。“通过展示地球自诞生以来的降温速度,我们可以估计这种燃料将持续多久。”