Geoneutrinos kan avsløre hvor mye drivstoff jorden har igjen i tanken

Planeten vår får mye energi fra solen, men noen av jordens mest avgjørende naturfenomener - som platetektonikk og magnetfeltet - er avhengig av drivstoff lagret dypt inne i jordens interiør. Og mens geologer har lenge estimert hvor mye av det brennstoffet som er igjen for å holde planeten vår i gang, er virkeligheten at vi egentlig ikke har noen reell ide hvor mye vi har igjen. Men nå, takket være et seriøst nifty-eksperiment som involverer antineutrinos, kan vi få svar innen tiår.

Når vi snakker om planetens drivstoff, har vi ikke å gjøre med fossile brensler eller andre materialer som mennesker ekstraherer og brenner for energi. I stedet har vi å gjøre med noe mye mer grunnleggende, en blanding av primordial energi fra jordens formasjon og atomenergi generert av forfall av radioaktive elementer. Å vite hvor mye Jorden har forlatt, vil klargjøre grunnleggende spørsmål om hvordan planeten vår fungerer.

"Vi kan ha et enkelt perspektiv - vi må vite om vi kjører tomt" eller vi har mye drivstoff til å kjøre Jordens motor, "William McDonough, en geolog ved University of Maryland og en del av forskerne som ønsker å måle jordens drivstofftilførsel, fortalt Omvendt. "For 150 år siden spurte folk hvor lenge solen vil skinne. Dette førte til spørsmål om detaljene i den skinnende prosessen (dvs. kjernefysisk brenning i kjernen av solen). Det førte også til liknende grunnleggende nysgjerrigheter om Jorden."

Den faktiske metoden som er involvert her er fin til ekstrem. Planen er å måle partikler som kalles geoneutrinos, en spesiell type antineutrino som utledes av forfall av radioaktive elementer som uran og thorium. Når disse geoneutrinene kolliderer med et hydrogenatom i en detektor, lar en telltale signatur forskerne kompilere alle hendelsene og estimere frekvensen av radioaktivt henfall inne i jorden, noe som igjen vil la dem anslå jordens brenselforsyning.

"Null oppdaget hendelser per år var livet mitt før 2005."

Det er alt bra og bra, men subatomære partikler som små og svake samspill som geoneutrinos er ikke lett oppdaget. Du trenger en detektor størrelsen på en liten bygning begravet en mil under jorden for å skjerme den fra kosmiske nøytriner som ville ødelegge målingene. Selv da, bare gjennomsnittlig ca 16 observasjoner hvert år med nåværende detektorer. Igjen, fin til ekstrem, og til og med 16 om året er en forbedring av hvordan ting pleide å være.

"Null oppdagede hendelser per år var livet mitt før 2005," sa McDonough. Men tallet er i ferd med å hoppe på en stor måte, da tre massive nye detektorer i Kina og Canada forventes å presse antall årlige oppdagelser over 500. Et par års dataverdier ville bety potensielt tusenvis av datapunkter, mer enn nok til at forskerne begynner å føle seg trygg på graden av thorium og uran forfall. "Disse forsøkene varer i tiår eller tiår, og så øker vi vårt antall observasjoner med 1000+ hvert annet år! Det er det som teller."

Dette er den typen ting som en gang oppdaget, vi finner det utrolig at vi aldri visste det i utgangspunktet

Det er mye god grunnleggende vitenskap som skal gjøres her, da McDonough og hans medforskere håper å kunne utforske store spørsmål om jordens milliardårshistorie, hvor fort det brenner gjennom drivstoffet og hvor mye igjen er. Svarene forskerne håper å oppdage, kan også ha flere umiddelbare fordeler.

"Vi kan gjøre overlegen spådommer om økonomiske ressurser og hvor er elementene i jorden," sa McDonough Omvendt. "Hvor mye uran har vi i Jorden til drivstoff kjernekraftverk? Hvor mye niob, litium og / eller lantan er der i jorden? Dette er alle elementene som vi vanligvis er avhengige av i disse dager. Vi bruker elementene til å skape energi, for å drive våre bærbare datamaskiner, for å gjøre våre GPS-chips fungerer, for å gjøre våre batterier til våre hybridbiler."

Det siste eksempelet gir faktisk en god analogi for hva McDonough og hans andre forskere håper å oppnå. Selv om det er ikke lett å oppdage geoneutrinos, er det veldig nødvendig hvis vi vil finne ut hvor mye jord har igjen i sin ordspråklige tank. Det er noe grunnleggende om hvordan vår planet fungerer, den typen ting som en gang oppdaget, finner vi det utrolig at vi aldri visste det i utgangspunktet.

"Det er som en bilfører," sa McDonough. "Han / hun kjenner to viktige ting om hans / hans bil - hvor mye drivstoff er igjen og hvor fort har han / hun brukt opp drivstoffet deres. Det er en enkel forespørsel om hva som er inne i moderskipet Jordens tank og hvor fort har vi brukt det."