半数地热来自放射性物质衰变

在深入地球内部热量的源头时，日本东北大学领衔的一支研究团队利用位于岐阜县地下千米深处的KamLAND装置，取得了新的重要发现。通过对多年观测数据的整合分析，他们重新计算了地球内部放射性元素产生的热量。研究揭示，地球自身的热量大约有一半来源于放射性物质的衰变，另一半则是地球在形成之初就保存下来的原始热量。这一新数据不仅与当前公认的地质物理模型预测相吻合，而且有助于这些模型的进一步优化和完善。该研究成果已发表在《自然·地质科学》杂志上。

海洋地壳的扩张、大陆板块的运动、地球外核的融化以及地磁场的产生，无一不依赖于热量。而这其中，地壳和地幔层中的放射性元素如、钍和钾的衰变是热量形成的主要原因。为了准确测量地球产生的热量，地质学家们依据来自全球超过2万处钻井的温度数据，计算出地球向太空散失的热量约为44太瓦。

在此前的研究中，科学家们利用主体硅酸盐地球模型计算出部分热量来源于放射性元素-238、钍-232以及钾-40的衰变。要准确探测到地球内部放射性元素衰变时发射的中微子并非易事。幸运的是，KamLAND装置正是为了这一目的而专门设计的，其高灵敏度能够将这些中微子从背景干扰中分辨出来。

KamLAND装置内有一个装有1000吨发光矿物油的球体。当中微子与探测器内部的质子发生碰撞时，会产生一系列反应并发出特定的信号。这些信号为研究人员提供了宝贵的线索，使他们能够准确鉴别出中微子的来源和特征。通过深入分析这些信号，研究人员不仅能够排除周围核电站产生的干扰中微子，还能够估算出和钍对地球热量的贡献约为20太瓦。

斯图亚特·弗里德曼领导了这一研究团队。他解释说，在地球释放的热量中，约有54%来自放射性物质的衰变，其余则是地球诞生之初的原始热量。这项研究加深了我们对于地球热量产生和流失机制的了解，并为地质研究开辟了新的道路。如果全球能够设立更多的地球中微子探测仪，特别是在大洋岛屿上，那么科学家们将能够进一步改进模型，更精确地理解地球的热量机制。这一研究不仅为我们提供了一个全新的视角来观察地球的内部运作，也为未来的地质研究和地球科学奠定了坚实的基础。