地球诞生数十亿年后仍然充满活力,其核心依然炽热,表面温暖。最近,一个国际研究小组通过对中微子的观测取得了重要发现。他们发现地球内部的热量约有一半来源于放射性物质的衰变,而另一半则是地球形成之初保留至今的原始热量。
这一新研究首次基于实际观测得出结论,为地球的形成和演变研究开辟了新的道路。该研究成果已发表在最新一期英国《自然地球科学》杂志网络版上。
该研究小组以日本东北大学为核心,利用位于岐阜县一座矿山地下千米处的装置“KamLAND”进行观测。他们观测到的是来自地球内部的中微子。这种不带电、质量极小、穿透力极强的基本粒子,在多种途径中都能产生,其中包括放射性和钍的衰变过程。
由于中微子可以穿越几乎所有的障碍,即使放射性物质位于地下深处,研究小组也能通过观测到的中微子数量来推算出放射性物质的数量和分布情况。在长达数年的观测中,研究小组共记录了841个中微子。经过仔细筛选,他们确定有106个中微子来自地球内部天然放射性物质的衰变。
基于这些观测数据,研究小组计算出地球内部天然-238和钍-232衰变产生的热量功率约为21万亿瓦。结合之前对钾-40等物质衰变的研究,他们得出结论:地球释放的热量中,约54%来自放射性物质衰变,其余则是地球诞生时保留的原始热量。
太阳系大约是在46亿年前从一片气体尘埃云中诞生的,地球则是从这部分尘埃在引力作用下收缩而成的。地球最初形成时处于炽热熔融状态,之后由于原始热量的流失逐渐冷却。地球内部的放射性同位素衰变,如、钍、钾等,持续产生新的热量。
这项研究深化了人们对地球热量产生和流失机制的理解,有望为地质研究提供重要帮助。地球内部的热量是地质运动的原动力,火山、地震、山脉的形成与变迁都是地球热量释放的体现。