Оценка содержания урана и тория с помощью геонейтрино

В новом исследовании, опубликованном в Geophysical Research Letters, группа Абе представила значительно более точные оценки содержания урана и тория в Земле. Эти данные были получены путём детектирования электронных антинейтрино, испускаемых при бета-распаде изотопов ²³⁸U и ²³²Th в недрах планеты, с помощью эксперимента KamLAND (Kamioka Liquid Scintillator Antineutrino Detector) в Японии.

Уран и торий являются ключевыми долгоживущими радиоактивными элементами, вносящими основной вклад в тепловой бюджет Земли. Точное знание их содержания критически важно для понимания тепловой эволюции и динамики недр планеты, включая мантийную конвекцию. Однако до сих пор оценить их глобальную распространённость было сложно из-за большой глубины залегания.

Уникальная возможность появилась после аварии на АЭС «Фукусима» в 2011 году, когда все японские коммерческие реакторы были остановлены. Это резко снизило фон искусственных антинейтрино и повысило чувствительность детектора KamLAND к частицам природного, земного происхождения. На основе 18 лет данных, почти половина из которых собрана после остановки реакторов, учёные сравнили наблюдаемый поток геонейтрино с предсказаниями трёх моделей, соответствующих низкому (10–15 ТВт), среднему (17–22 ТВт) и высокому (более 25 ТВт) тепловыделению в мантии. Результаты с вероятностью более 97% исключают модель с высоким тепловыделением, что указывает на возможную необходимость пересмотра современных представлений о движущих силах мантийной конвекции.