地球需要燃料來驅(qū)動板塊構(gòu)造，火山及其磁場。像混合動力汽車一樣，地球利用兩種能源來運行其發(fā)動機：來自組裝行星的原始能量和來自天然放射性衰變期間產(chǎn)生的熱量的核能?？茖W(xué)家已經(jīng)開發(fā)了許多模型來預(yù)測地球內(nèi)部有多少燃料來驅(qū)動發(fā)動機 - 估計變化很大 - 但真正的數(shù)量仍然未知。

在一篇新論文中，一組地質(zhì)學(xué)家和中微子物理學(xué)家大膽宣稱，到2025年它將能夠確定地球坦克中剩余多少核燃料和放射性能量。該研究由馬里蘭大學(xué)，布拉格查理大學(xué)和中國地質(zhì)科學(xué)院的科學(xué)家撰寫，于2016年9月9日在Nature Scientific Reports上發(fā)表。

該研究的一位作者，馬里蘭大學(xué)地質(zhì)學(xué)教授威廉麥克多諾說：“我是那些創(chuàng)造了地球成分模型并預(yù)測地球內(nèi)部燃料含量的科學(xué)家之一。” “我們正處于一個猜測領(lǐng)域。在我職業(yè)生涯的這個階段，我不在乎我是對還是錯，我只是想知道答案。”

為了計算到2025年地球內(nèi)部的燃料量，研究人員將依靠檢測一些科學(xué)已知的最微小的亞原子粒子 - 地球中微子。這些反中微子粒子是恒星(包括我們的太陽)，超新星，黑洞和人造核反應(yīng)堆內(nèi)核反應(yīng)的副產(chǎn)物。它們也是由地球深處的放射性衰變過程引起的。

檢測反中微子需要一個巨大的探測器，大小與辦公樓相當(dāng)，位于地下約一英里，以防止宇宙射線產(chǎn)生假陽性結(jié)果。在探測器內(nèi)部，科學(xué)家們在撞擊氫原子時會發(fā)現(xiàn)反中微子。碰撞產(chǎn)生兩個特征性的閃光燈，明確宣布該事件?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)的事件數(shù)量與地球內(nèi)部的鈾和釷原子數(shù)直接相關(guān)。這些元素的腐爛與鉀一起為地球內(nèi)部的絕大部分熱量提供了燃料。

到目前為止，檢測抗中微子的速度非常緩慢，科學(xué)家每年僅從日本的KamLAND地下探測器和意大利的Borexino記錄大約16個事件。然而，研究人員預(yù)測，預(yù)計到2022年上線的三個新探測器 - 加拿大的SNO +探測器和中國的Jinping和JUNO探測器 - 每年將為數(shù)據(jù)流增加520個事件。

“一旦我們收集了來自所有五個探測器的三年反中微子數(shù)據(jù)，我們相信我們將為地球開發(fā)出精確的燃油表，并能夠計算出地球內(nèi)剩余燃料的數(shù)量，”McDonough說。

新的錦屏探測器將被埋在喜馬拉雅山的斜坡下，將比現(xiàn)有的探測器大四倍。中國南方海岸附近的地下JUNO探測器將比現(xiàn)有探測器大20倍。

“確切知道地球上有多少放射性能量將告訴我們過去地球的消耗率以及未來的燃料預(yù)算，”麥克多諾說。“通過展示地球自誕生以來的降溫速度，我們可以估計這種燃料將持續(xù)多久。”