Нейтринные обсерватории взвесят все радиоактивные элементы Земли

«Понимание того, как много радиоактивной материи остается в недрах Земли, поможет нам понять, как быстро планета расходовала их в прошлом, и как много радионуклидов еще содержится в ее "бензобаке". Если мы узнаем, как быстро планета охлаждалась в прошлом, то мы сможем понять, как долго Земля еще протянет», — заявил Уилям Макдона (William McDonough) из университета Мэриленда в Балтиморе (США).

Существует много гипотез, описывающих поглощение и рассеивание тепла нашей планетой. Примерный уровень тепловыделения Земли давно известен ученым — 42−46 тераватт — однако природа этого тепла остается предметом для дискуссий. Большинство гипотез предполагает, что существенную роль в разогреве недр Земли играет радиоактивный распад долгоживущих изотопов урана и тория.

Некоторые ученые считают, что радиоактивный «разогрев» является единственным значимым источником энергии, а другие, опираясь на недавние замеры японских физиков, работающих с детектором KamLAND в Тояме, полагают, что Землю греют не только радиоактивные элементы, но и «младенческое тепло», сохранившееся со времен рождения Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад. Этот спор порождает серьезные разногласия в прогнозах о том, как долго наша планета будет оставаться теплой.

Макдона и его коллеги прогнозируют, что ответ на этот вопрос может быть получен примерно через 10 лет, в 2025 году, когда все новые и еще строящиеся детекторы антинейтрино — обновленный KamLAND, итальянский Borexino, китайские JUNO и Jinping, и американский SNO+ — накопят достаточное количество данных по потоку антинейтино, рождающихся в недрах Земли.

Антинейтрино, как объясняют ученые, рождаются не только в недрах звезд, но и при распаде атомов урана и тория в толще пород коры и мантии, что позволяет напрямую подсчитывать их число внутри планеты, зная период полураспада этих элементов. Для точной оценки их концентрации нужны данные со всех континентов Земли, и по этой причине ученым придется подождать как минимум до 2022 года, когда будут введены в строй SNO+, JUNO и Jinping.

По словам Макдоны, нужно как минимум года непрерывных наблюдений на всех пяти детекторах для того, чтобы получить точные оценки по массе радиоактивных веществ внутри Земли. Эти цифры помогут нам не только понять, как много топлива для АЭС можно извлечь из недр планеты, но и раскрыть загадку того, как долго Земля будет оставаться пригодной к жизни.