Нейтрино помогли уточнить состав мантии Земли

Ученые из международной коллаборации проекта Borexino проанализировали данные пойманных детектором геонейтрино. Это позволило определить количество радиоактивных элементов в мантии Земли. Соответствующая статья опубликована в журнале Physical Review D.

Интенсивное магнитное поле Земли, непрекращающаяся вулканическая активность, движение тектонических плит, процессы конвекции в мантии — все эти явления связаны с нагревом недр Земли. Их природа обсуждаются учеными на протяжении последних 200 лет. Одним из факторов, влияющих на общий поток тепла, создаваемый ядром и мантией нашей планеты, считаются радиоактивные элементы. Понять, какой вклад вносят именно они, может помочь измерение потока геонейтрино.

Геонейтрино образуются в результате распада урана и тория в земной коре. Каждую секунду поток в несколько миллионов геонейтрино пронизывает каждый квадратный сантиметр земной поверхности. Но поймать их крайне трудно, потому как они очень слабо взаимодействуют с материей. Стабильно наблюдать их возможно только на двух установках в мире, одна из которых — детектор Borexino.

Копить данные с этого детектора ученые начали еще с 2007 года, и к настоящему моменту им удалось значительно увеличить точность регистрации полного потока геонейтрино. По словам ученых, с вероятностью в 99% радиоактивные элементы присутствуют не только в коре Земли, но и в ее мантии. В ходе работы исследователи, среди которых были и российские специалисты — из НИЦ «Курчатовский институт», МГУ имени М.В. Ломоносова и ОИЯИ — также впервые вычислили минимальные концентрации тория и урана в мантии.

Также ученые выяснили, что с вероятностью в 85% энергия, выделяемая этими радиоактивными элементами, составляет значительную часть потока тепла, который движется от ядра и мантии. Таким образом, радиоактивность Земли дает весомый вклад в энергию, питающую вулканическую активность, землетрясения, а также механизм геодинамо, ответственный за магнитное поле Земли.

Кроме того, благодаря проведенному исследованию удалось улучшить регистрацию геонейтрино. Это позволит в будущем обнаруживать больше таких частиц и исследовать процессы, происходящие в недрах Земли более подробно.