Ученые узнали, чем дышит Земля


Половину тепла обеспечивают радиоактивные реакции в недрах нашей планеты

Тепловые потоки, идущие из Земли, оказывают влияние на интенсивность магнитного поля планеты, непрекращающуюся вулканическую активность, движение тектонических плит. В течение последних 200 лет у ученых не было более-менее точного ответа на вопрос: что же стоит за происхождением этого тепла? Только в начале XX века стало понятно, что значительный вклад в полное тепловыделение (кроме того, что у нашей планеты имеется так называемое изначальное тепло, оставшееся еще со времени ее образования) может вносить и радиоактивность — процесс распада элементов урана, тория и калия в недрах Земли.

Теоретики предсказывали, что доля радиоактивности Земли может составлять примерно половину от общего ее теплового потока, но экспериментально это не было доказано.

Сделать это удалось благодаря 10-летней работе группы ученых на нейтринном детекторе Borexino, который построен в тоннеле под горным массивом Гран-Сассо в Центральной Италии.

— Нейтрино, или «частицы-призраки» по определению фантаста и популяризатора науки Айзека Азимова, крайне неохотно взаимодействуют с веществом, что делает их регистрацию очень трудным делом, — поясняет руководитель группы Borexino в ЛЯП ОИЯИ Олег СМИРНОВ. — Начинали мы работу на Borexino, изучая солнечные нейтрино, которые образуются в глубине Солнца в результате слияния ядер. Чем они нам интересны? Это единственные частицы, которые доходят до Земли с момента своего рождения всего за 8 минут! Получается, что они — слепок того, что сейчас происходит в ядре Солнца! Регистрируя их, мы понимаем, какие именно ядерные реакции там происходят. Это, в частности, нужно людям для уточнения природы процессов, происходящих на всех других звездах, от которых нейтрино до нас не долетают.

Есть нейтрино, которые излучают рукотворные ядерные реакторы, а есть те, которые рождаются в глубинах Земли в результате распада радиоактивных элементов. Их называют геонейтрино. Каждую секунду через каждый квадратный сантиметр земной поверхности просачиваются несколько миллионов геонейтрино. Именно они являются сегодня меткой процессов радиоактивных распадов в глубинах Земли. Но «поймать» их, как и все остальные, можно только по вспышкам света, сопровождающим взаимодействия нейтрино в веществе детектора. Этот процесс «отлова» происходит в детекторе: нейтрино проходят через резервуар со специальной жидкостью, где происходят их взаимодействия с другими частицами, фотодетекторы фиксируют эти световые вспышки, а мы потом анализируем и систематизируем всю полученную информацию.

Детектор нейтрино (на первом плане) представляет собой нейлоновую сферу, заполненную 300 тоннами специальной жидкости, на которую направлены 2200 фотоумножителей. Изначально он был создан для изучения солнечных нейтрино, а со временем стал использоваться для измерения геонейтрино.

Исследуя потоки геонейтрино, ученые еще раз доказали маловероятность теории о наличии в недрах Земли естественного ядерного реактора.

— Если бы он там был, наш детектор обязательно показал бы исходящие из него потоки нейтрино, — говорит Смирнов.

— Итак, новые данные о мощности потоков нейтрино, а значит, радиоактивности Земли, фактически доказали значительный вклад радиоактивности в общий тепловой поток. Как это может отразиться на жизни планеты?

— Это позволяет нам сделать некоторые выводы о будущем геофизики Земли.

Несмотря на то что планета остывает, у нас присутствует дополнительный источник для подогрева, который на несколько миллиардов лет может гарантировать нам неизменность геофизической картины мира.

Читайте также: Ученые России и США хотят объединиться, чтобы найти общий «Марс»



Source link