地球依然保留了很多原始热量

地球形成已然有45亿多年的时间，但它现在依然处在冷却的过程中。一项新的研究显示，我们这颗行星内部的热量只有一半源自天然的放射现象。其余的则是地球最初由气体、尘埃和其他物质合并而成时留下的原始热量。

新的发现来自于在一座日本山脉深处进行的试验。仙台市东北大学的粒子物理学家Itaru Shimizu和他的同事利用反中微子更为直接地估算出由地球内部产生的放射热量总数。（反中微子是由多种方式，尤其是在某类放射性衰变时产生的一种粒子。）这种热量主要来自于放射性元素——例如铀和钍——的衰变过程，而非地球形成时所剩的残留热量。在2002年3月至2009年11月之间，位于神冈庄附近池野山地下深处的传感器共探测到了841个中微子。研究小组推断，其中大约485个中微子是由核电站以及其他反应堆，还有核废料所产生的。另外245个中微子则可能是由宇宙射线撞击大气中的气体分子所形成的。因此，只有111个中微子与地球内部的天然放射现象有关。研究人员在今天的《自然—地球科学》杂志网络版上报告了这一研究成果。利用另一项分析技术，他们将这一计算数字削减至106。

尽管数量不多，但是研究小组估计，每秒钟大约有由铀-238和钍-232的放射性衰变所产生的430万个中微子穿过每平方厘米的地球表面。Shimizu表示，所有这些放射性现象产生的持续不断的热量大约为20万亿瓦。之前的研究表明，钾-40的放射性衰变——相关粒子无法被此日本传感器探测到——提供了另外4万亿瓦的热量。研究小组估计，总的来看，这些放射性热量大约占地球表面释放热量的54%。

之前估算的放射性热量与新的数据大体相当。但它们基于对地球化学成分的推论，这种方法源自对陨石的分析——推测起来，它们代表了太阳系形成时的尘埃与气体团中所有比例的元素。因此美国帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的行星物理学家David Stevenson认为，研究小组对于地球放射性热量的新的估算是一项重要的研究成果。“很高兴看到这一评估结果来自于一项实测研究。”

Stevenson指出，由于放射性衰变按照一个已知的速度进行，因此这一发现揭示了地球正在失去多少热量，以及过去损失热量的比率。他特别强调，这些数据可能为地球构造板块的移动速度会随着时间而改变提供了深刻的认识——这种移动正是由地球的热量来提供动力的。他说：“板块构造是地球在控制其热量的输出。”此外，平均而言，热量输出还对一些地球物理进程产生了影响，例如火山运动的频率。

Stevenson表示，在未来的岁月中，地球的内部放射性热量和其原始热量都将减少。这颗行星如今每10亿年冷却约100摄氏度，因此最终——或许几十亿年之后，一颗垂死的太阳所发出的羸弱的光芒将照射到一颗大陆已经冻结了的死亡行星上。

EurekAlert!