นักฟิสิกส์ระบุแหล่งที่มาหลักของความร้อนใต้ดิน

นักฟิสิกส์ระบุแหล่งที่มาหลักของความร้อนใต้ดิน
นักฟิสิกส์ระบุแหล่งที่มาหลักของความร้อนใต้ดิน
Anonim

ลำไส้ของโลกของเราปล่อยความร้อน 47 เทราวัตต์ พิจารณาจากเนื้อหาของธาตุกัมมันตภาพรังสีในเปลือกโลก การสลายตัวของพวกมันมีตั้งแต่ 7 ถึง 10 เทราวัตต์ ส่วนที่เหลือมาจากไหน?

ความขัดแย้งเกี่ยวกับเรื่องนี้ไม่คลี่คลาย ผู้เชี่ยวชาญบางคนกล่าวว่าโลกของเราเกิดร้อน และอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของความร้อนในปัจจุบันที่ไหลจากส่วนลึกของโลกคือพลังงานที่สะสมไว้ในขณะที่ก่อตัว คนอื่นเชื่อว่าดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นเป็นความเย็น และส่วนใหญ่ได้รับความร้อนจากการเสียดสีจากการจุ่มลงไปที่ใจกลางโลกของหินหนักและลอยไปที่พื้นผิวของปอด

อย่าลืมว่าสารกัมมันตภาพรังสีอาจพบได้ไม่เฉพาะในเปลือกโลกเท่านั้น แต่ยังพบในเสื้อคลุมด้วย แต่มีกี่คน? ไม่สามารถเข้าถึงเสื้อคลุมซึ่งแตกต่างจากเปลือกโลกด้วยสว่าน ดังนั้นจึงยังไม่ชัดเจนว่าความร้อนใต้ดินเกิดจากการสลายกัมมันตภาพรังสีเท่าใด ค่าประมาณแตกต่างกันไปตั้งแต่ 15% ถึง 50%

คำตอบสำหรับคำถามที่เผาไหม้นั้นได้รับจากบทความทางวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review D โดยกลุ่มนานาชาติซึ่งรวมถึงนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียด้วย

นักฟิสิกส์ได้วัดการไหลของนิวตริโนที่เล็ดลอดออกมาจากภายในโลก นิวตริโนเป็นอนุภาคที่เบามากซึ่งก่อตัวขึ้นในระหว่างการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียม -238 และทอเรียม-232 เมื่อทราบความเข้มของฟลักซ์นิวทริโนแล้ว ก็เป็นไปได้ที่จะระบุจำนวนองค์ประกอบเหล่านี้ที่สลายตัวในทุกวินาทีในส่วนลึกของโลก

นักวิจัยได้ทำงานร่วมกับเครื่องตรวจจับ Borexino ที่เปิดตัวในปี 2550 พวกเขาประมวลผลข้อมูลที่สะสมตั้งแต่เดือนธันวาคม 2550 ถึงเมษายน 2562 ควรสังเกตว่านักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก ศูนย์วิจัยแห่งชาติ "สถาบัน Kurchatov" และสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ได้มีส่วนสนับสนุนอย่างมากในการสร้างเครื่องมือนี้และการได้มาซึ่งข้อมูลเหล่านี้.

ในช่วงเวลานี้ เครื่องตรวจจับได้บันทึก 53 อนุภาค อย่าหลงกล: ทุก ๆ วินาทีทุกตารางเซนติเมตรของพื้นผิวโลกถูกเจาะโดยนิวตริโนนับล้านที่เกิดในลำไส้ของดาวเคราะห์ แต่อนุภาคตามอำเภอใจนี้แทบไม่เคยทำปฏิกิริยากับสสารเลย รวมถึงสารของเครื่องตรวจจับด้วย

จากจำนวนนิวตริโนที่ตรวจพบ ผู้เขียนได้คำนวณฟลักซ์ทั้งหมดและคำนวณใหม่เป็นจำนวนนิวเคลียสของยูเรเนียมและทอเรียมที่สลายตัวในส่วนลึกของโลก

จากกัมมันตภาพรังสีที่ทราบกันดีของเปลือกโลก นักฟิสิกส์ได้คำนวณการมีส่วนร่วมของเสื้อคลุม ในเวลาเดียวกัน พวกเขาคำนึงถึง 18% ของความร้อนจากรังสีมาจากการสลายตัวของโพแทสเซียม -40 และยูเรเนียมและทอเรียมให้ส่วนที่เหลืออีก 82%

จากการคำนวณของนักวิจัย สารกัมมันตภาพรังสีของเสื้อคลุมให้ความร้อนใต้ดินตั้งแต่ 14 ถึง 36 เทราวัตต์ ค่าที่เป็นไปได้มากที่สุดคือ 25 เทราวัตต์ นั่นคือโดยรวมแล้วสารกัมมันตภาพรังสีของเปลือกโลกและเสื้อคลุมให้ความร้อนใต้ดินประมาณ 70%

สามารถตั้งชื่อตัวเลขที่ชัดเจนขึ้นได้เมื่อวัดค่านิวตริโนฟลักซ์จากเสื้อคลุมได้แม่นยำยิ่งขึ้น

"ความท้าทายที่ร้ายแรงสำหรับนักฟิสิกส์ในปัจจุบันยังคงเป็นการวัดการไหลของ geoneutrinos จากเสื้อคลุมได้แม่นยำยิ่งขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงมีแนวโน้มว่าจะใช้เครื่องตรวจจับหลายตัวที่อยู่ในส่วนต่างๆ ของโลก มีโครงการที่จะสร้างเครื่องตรวจจับ geoneutrino ในรัสเซีย ที่หอสังเกตการณ์ Baksan Neutrino อีกโครงการหนึ่งคือเครื่องตรวจจับ JUNO ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างการก่อสร้างในประเทศจีน ซึ่งจะมีขนาดใหญ่กว่า Borexino ถึง 70 เท่า ซึ่งจะทำให้สามารถวัดค่าได้แม่นยำยิ่งขึ้นในระยะเวลาอันสั้น, "สรุป Alexander Chepurnov นักวิจัยอาวุโสที่สถาบันวิจัยฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก