当前位置: 首页 > 专栏>气象> > 正文

地球到底有多重?它会告诉你答案

2018-12-12 14:22来源:广州市科协

图片来源:pixabay

栖身于这个蓝色的星球,随着它在茫茫宇宙中遨游,你可知我们脚下的地球,它的体重是多少?地球上各个部分质量的分布又是怎样的呢?

科学家们很早就对地球的质量进行了估算,在地球的重力场下,我们的星球大约重达13.17×1024磅(相当于5.974×1024千克)。但是这个数字是根据地球的引力间接计算出来的。另外,科学家们试图通过在地球内传播的地震波来测量地球质量的分布情况,但结果不是很精确。

最近,西班牙菲西卡粒子研究所(Instituto de Fisica particle,IFIC)的研究人员提出了一种新的方法,他们巧妙地利用了中微子探测器,来研究地球内部的质量分布情况。

中微子探测器内部。图片来源:bnl

在11月5日发表于《自然·物理》上的一篇论文中,他们利用了冰立方中微子观测台(IceCube Neutrino Observatory)的观测数据,来估算地球的质量和密度分布。冰立方中微子观测台是位于南极的一个大型观测台,能够探测到来自四面八方的幽灵般的中微子,包括来自地球内部的中微子。

中微子是相互作用极其微弱的粒子,所以它们穿过大多数物质的时候并不会被探测到。不过当它们穿过像地球这样的巨大而致密的物体时,一部分中微子最终会与其他物质碰撞并消失。特别是高能中微子,它们经常与其他物质碰撞,很少能穿过地球。

研究人员从冰立方观测台拿到了穿过地球的中微子的数据,然后反推出有多少中微子由于跟地球碰撞而没能离开地球。据此,他们很好地估算出了有多大质量的物质挡住了中微子,以及这些质量所在的位置。换一种说法,他们是通过研究地球遮挡下中微子的阴影,来计算出地球的质量的。

从结果来看,这个方法相当的好用。科学家们对地球质量给出了与前人类似的估计:大约13×1024磅(6×1024千克)。他们还测量出地核的质量为6×1024磅(2.72×1024千克),占地球总质量的45%,远远高于根据地震波测量出的33%的结果。

法国巴黎狄德罗大学天体粒子与宇宙学实验室的天体物理学家Veronique Van Elewyck在《自然·物理》杂志的一篇评论文章中称,这篇论文是很好地证明了该概念可行。虽然Van Elewyck没有参与这项研究,但她认为,未来10到15年,这种方法很可能会被用来探索地球的内部。她还写道,相比于了解地球内部的具体信息,更重要的是,这篇论文告诉了我们利用中微子进行探测的有效性。但是,想要得到有用的计算结果,她写道,科学家还需要冰立方和其他仍在建设中的探测器提供更多的数据。

来源:环球科学