Geoneutrinos kan afsløre, hvor meget brændstofjorden er i tanken

Vores planet får meget af sin energi fra Solen, men nogle af Jordens mest afgørende naturfænomener - som pladetektonik og magnetfelt - er afhængige af brændstof opbevaret dybt inden for Jordens indre. Og mens geologer har længe vurderet, hvor meget af det brændstof der er tilbage for at holde vores planet kørende, er virkeligheden, at vi faktisk ikke har nogen reel ide om, hvor meget vi har forladt. Men nu, takket være et seriøst nifty-forsøg, der involverer antineutrinos, kan vi få svar inden for et årti.

Når vi taler om planetens brændstof, beskæftiger vi os ikke med fossile brændstoffer eller andre materialer, som mennesker ekstraherer og brænder for energi. I stedet beskæftiger vi os med noget meget mere fundamentalt, en blanding af primordial energi fra Jordens dannelse og atomenergi genereret af nedbrydning af radioaktive elementer. At vide, hvor meget Jorden har forladt, vil klarlægge grundlæggende spørgsmål om hvordan vores planet virker.

"Vi kan få et simpelt perspektiv - vi skal vide, om vi kører tomt eller har masser af brændstof til at køre jordens motor," William McDonough, en geolog ved University of Maryland og en del af forskerne, der søger at måle jordens brændstofforsyning, fortalte Inverse. "For cirka 150 år siden spurgte folk, hvor længe vil solen skinne. Dette førte til spørgsmål om detaljerne i den skinnende proces (dvs. nuklear brænding i kernen i solen). Det førte også til lignende grundlæggende nysgerrigheder om Jorden."

Den aktuelle metode involveret her er finicky til det yderste. Planen er at måle partikler kaldet geoneutrinos, en særlig form for antineutrino udsendt af nedbrydning af radioaktive elementer som uran og thorium. Når disse geoneutrinos kolliderer med et hydrogenatom i en detektor, lader en telltale signatur forskerne kompilere alle begivenhederne og estimere frekvensen af ​​radioaktivt henfald indenfor jorden, hvilket igen vil lade dem estimere jordens brændstofforsyning.

"Nul opdagede begivenheder om året var mit liv før 2005."

Det er alt godt og godt, men subatomære partikler som små og svage interaktioner som geoneutrinos er ikke let opdaget. Du har brug for en detektor, størrelsen af ​​en lille bygning begravet en mil under jorden for at beskytte den fra kosmiske neutriner, der ville ødelægge målingerne. Alligevel gennemsnitlige vi kun omkring 16 observationer hvert år med aktuelle detektorer. Igen, finistisk til det yderste, og endnu 16 om året er en forbedring af, hvordan tingene plejede at være.

"Nul konstaterede begivenheder om året var mit liv før 2005," sagde McDonough. Men tallet er ved at hoppe på en stor måde, da tre massive nye detektorer i Kina og Canada forventes at skubbe antallet af årlige detektioner over 500. Et par års værd data ville betyde potentielt tusindvis af datapunkter, mere end nok til forskerne at begynde at føle sig overbevist om graden af ​​thorium og uranforfald. "Disse eksperimenter varer i et årti eller årtier, og så øger vi vores antal observationer med 1000+ hvert andet år! Det er det der tæller."

Det er den slags ting, som vi en gang opdagede, finder det fantastisk, at vi aldrig vidste det i første omgang

Der er en masse god grundlæggende videnskab, der skal gøres her, da McDonough og hans medforskere håber at kunne udforske store spørgsmål om jordens milliardårshistorie, hvor hurtigt det brænder gennem brændstof og hvor meget der er tilbage. De svar, forskerne håber at opdage, kunne også have mere umiddelbare fordele.

"Vi kan lave overlegne forudsigelser om økonomiske ressourcer, og hvor er elementerne i Jorden," fortæller McDonough Inverse. "Hvor meget uran har vi i Jorden til at forbrænde atomkraftværker? Hvor meget niob, lithium og / eller lantan er der i jorden? Disse er alle elementer, som vi almindeligvis afhænger af i disse dage. Vi bruger elementerne til at skabe energi, for at drive vores bærbare computere, for at gøre vores GPS chips til at gøre vores batterier til vores hybridbiler."

Det sidste eksempel giver faktisk en god analogi for hvad McDonough og hans kollegaforskere håber at opnå. Selvom detekteringen af ​​geoneutrinos ikke er let arbejde, er det meget nødvendigt, hvis vi vil finde ud af, hvor meget Jord har forladt i sin ordsang. Det er noget grundlæggende om hvordan vores planet virker, den slags ting, som en gang opdaget, finder vi det forbløffende, at vi aldrig vidste det i første omgang.

"Det er som en bilchauffør," sagde McDonough. "Han / hun kender to vigtige ting om sin bil - hvor meget brændstof er tilbage, og hvor hurtigt har han brugt op på brændstoffet. Det er en simpel anmodning, vi har om, hvad der er inde i moderskibets Jordtank, og hvor hurtigt har vi brugt det."