地热来源探秘

2015-01-26 16:06:11徐慧
资源环境与工程 2015年2期
关键词:中微子热能探测器

什么力量造成海床的扩张?什么力量驱使全球板块的移动?什么力量熔融了地球外地核的金属层,并形成了地磁场?答案是地热能。地质学家对分布在全球范围内20,000个钻孔中的地温探测器所获得的数据进行分析后获知,地球从形成至今,共向宇宙空间散失了约44 MW的热能。但是,这些热能从哪里来的呢?

地壳和地幔层放射性元素(如铀、钍和钾)的衰变是地热能形成的主要原因。2005年,科学家在位于日本的中微子研究实验室中利用KamLAND(中微子探测器)首先精确地探测到来自地球深部的中微子。研究认为,这些中微子源自于地球内部放射性元素的衰变。

科研团队成员斯图亚特·弗雷德曼教授(Stuart Freedman)认为,作为一种中微子探测器,KamLAND具备其他仪器所不可比拟的优势,KamLAND能以极高的精确度将中微子从背景噪音中区分出来。同时,KamLAND也是一种研究反中微子的利器。

研究人员以不低于97%的置信度,计算出约有一半的地热能来源于放射性元素的衰变,而剩余部分应该是从地球诞生时保存至今的原始热量。

弗雷德曼教授表示,如果能在全球设立更多的地球中微子探测仪,尤其在位于洋中脊的岛屿上(此处的地壳最为薄弱,且人工放射性元素的浓度最低),将有助于科学家们改进地热能模型。

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