Geo-neutrinoer giver ny viden om sammensætningen af Jordens kappe
Den kemiske sammensætning af Jordens kappe er lidt af et mysterium.
Da de japanske atomkraftværker blev lukket efter Fukushima-katastrofen, fik forskerne markant bedre mulighed for at opsamle signaler fra kappen i form af neutrinoer, der dannes ved radioaktive henfald af uran og thorium, og derved forbedre vores viden om Jordens kappe.
Den japanske neutrinodetektor Kamland i Kamioka bliver normalt forstyrret af neutrinoer, der dannes i omkringliggende atomkraftværker, og som overdøver et meget svagt signal af geo-neutrinoer fra Jordens indre.
Når atomkraftværkerne er i drift, står de for 97 pct. af neutrino-fluxen i neutrinodetekteren, som er placeret under et bjerg.
Da atomkraftværkerne blev lukket ned, fik forskerne en uventet lejlighed til at få et direkte mål for den indflydelse, reaktor-neutrinoer har på måling af geo-neutrinoer, og derved forbedre de data, som de tidligere har fremlagt i 2005.
Dette resultat indgår i en omfattende analyse af i alt 116 geo-neutrinoer, der er målt i perioden marts 2002 til november 2012.
Målingerne viser, at henfald af uran og thorium i Jordens kappe giver en effekt på 11 TW.
Samlet set vurderer geologer, at der dannes en effekt på 47 TW i Jordens indre, som bl.a. er med til at drive pladetektonikken.
Uran, thorium og kalium
Forskerne har forskellige modeller for, hvordan effekten opstår. De formoder, at radioaktive henfald af uran-238, thorium-232 og kalium-40 tilsammen udgør omkring 20 TW
Tallet kendes dog ikke særligt præcist, og der findes flere modeller for sammensætningen af Jordens kappe, som giver afvigende resultater. En del af effekten stammer fra den fortsatte afkøling af Jordens indre, der begyndte, efter den var dannet med sammenstød mellem forskellige byggeblokke.
Også målinger i Italien
Også ved Gran Sasso-laboratoriet i Italien observerer man geo-neutrinoer. Her man i perioden december 2007 til august 2012 fundet 14 geo-neutrinoer.
De italienske data tyder på, at effekten, der stammer fra uran og thorium, er noget højere end Kamland-forskerne vurderer.
Den italienske Borexino-detektor indeholder 300 ton væske, mens Kamland-detektoren indeholder 1.000 ton væske.
Ønske: Detektor på havbunden
Usikkerheden er dog så stor, at ingen af de to resultater endnu har kunnet udpege de modeller for sammensætningen af Jordens kappe, der er mest sandsynlige.
Derfor ønsker en lang række forskere at etablere et 10.000 ton tungt neutrinoobservatorium på havets bund. Alene konstruktionen vurderes at koste omkring 300 millioner kroner.
På havbunden kan man minimere antallet af neutrinoer fra atomkraftværker og fra Jordens skorpe og kan derved bedre koncentrere sig om målinger af geo-neutrinoer fra Jordens kappe. Herudfra kan man bedre blive i stand til at bestemme geologiske processer som pladetektonik.
Allerhelst vil forskerne have et netværk af målestationer spredt ud over Jorden, så de kan blive i stand til at lave et snitbillede af sammensætningen af Jordens kappe.
Det må hedde:
1. Usikkerheden er så stor, at ingen af de to resultater endnu har kunnet udpege de modeller for sammensætningen....
eller
2. Usikkerheden er så stor, at de to resultater endnu ikke har kunnet udpege de modeller for sammensætningen....
:-) Per