各位朋友大家好,歡迎收聽《科學播報》。我們一直對地球深處充滿好奇,早在200年前,科幻小說大師儒勒·凡爾納就通過《地心游記》表達了我們對于地球內部的探索與遐想。今天我們就來講講,科學家都采用哪些方法來探測地球深處。
事實上,我們對于地球深處的了解,甚至比對浩渺宇宙的了解還要少。而探索地球的內部可能要比探索宇宙更加艱難,同時會存在著很多的危險。畢竟,腳下的土地,是我們賴以生存的家園。
幫助我們真正了解地球深處秘密的“功臣”之一,是大家談之色變的地震。
當?shù)卣鸬臅r候,地震中心會發(fā)出地震波。它是一種向四面八方傳播的彈性波。因為地下的巖石、礦體不同,有些地方是黏稠的液體,地震波碰到不同的物質會發(fā)生不同的反射和折射。通過探測這些變化,科學家可以得到地震波傳播圖,并分析得到地球內部的結構組成。
但是,地震的產(chǎn)生畢竟有限,我們也不希望它經(jīng)常發(fā)生。因此,多年來科學家一直致力于尋找其他辦法來探測地球。
在誕生幾十億年之后的今天,我們的地球仍然是一顆內心熾熱的火球。溫泉無疑是我們對地球內部熱量的最直觀感受。這些地球內部巨大的熱量是驅動板塊構造、地幔對流的動力,是推動整個地球發(fā)生發(fā)展和演化的動力。
地熱的主要來源有地球早期殘熱和來自地殼、地幔的放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量。鈾238、釷(tu)232、鉀-40為地球內部主要放射性生熱元素,這些元素在長期衰變過程中,會釋放出大量的能量,同時,放射性元素還會釋放出大量中微子,通過研究地球中微子,可以獲知地球內部尤其是來自地幔中的放射性元素的分布和總量,進而研究地球的形成、熱演化等地學問題。
然而“捕捉”地球中微子并不是件容易的事。這是因為,中微子不僅微小,光速移動,還不帶電,幾乎不與其他物質相互作用。
《自然通訊》上該領域最新論文提出,利用電子中微子彈性散射和低本底、方向敏感的追蹤探測器來研究地球放射性熱量,能有效探測鉀-40、地幔及地核中的中微子信號。這將有望制造地球-中微子與探測器內部氣體碰撞的3D圖像,精確地繪制地幔成分地圖。
我國也加入了利用中微子探測地球深處的研究。位于廣東省江門地下中微子實驗是第四個探測到地球中微子的實驗。江門實驗能夠更準確地探測地球中微子,其實驗獲得的數(shù)據(jù)將精確地反映地球內部鈾和釷的含量及它們的比例,有助于地學家進一步研究地球演化模型。
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