Los geoneutrinos pueden revelar cuánto combustible le queda a la Tierra en el tanque

Nuestro planeta obtiene gran parte de su energía del Sol, pero algunos de los fenómenos naturales más cruciales de la Tierra, como la tectónica de placas y el campo magnético, dependen del combustible almacenado en las profundidades del interior de la Tierra. Y si bien los geólogos han estimado durante mucho tiempo cuánto de ese combustible queda para mantener funcionando nuestro planeta, la realidad es que en realidad no tenemos una idea real de cuánto nos queda. Pero ahora, gracias a un experimento seriamente ingenioso con antineutrinos, podríamos tener una respuesta dentro de una década.

Cuando hablamos del combustible del planeta, no estamos tratando con combustibles fósiles u otros materiales que los humanos extraen y queman para obtener energía. En cambio, estamos tratando con algo mucho más fundamental, una mezcla de energía primordial de la formación de la Tierra y la energía nuclear generada por la descomposición de los elementos radiactivos. Saber cuánto le queda a la Tierra aclarará preguntas básicas sobre cómo funciona nuestro planeta.

"Podemos tener una perspectiva simple: necesitamos saber si 'estamos funcionando con vacío' o tenemos suficiente combustible para impulsar el motor de la Tierra", William McDonough, geólogo de la Universidad de Maryland y parte de los investigadores que buscan medir el suministro de combustible de la Tierra, dijo Inverso. “Hace unos 150 años, la gente preguntaba cuánto tiempo va a brillar el sol. Esto llevó a preguntas sobre los detalles del proceso de brillo (es decir, la quema nuclear en el núcleo del Sol). También llevó a curiosidades fundamentales similares sobre la Tierra ".

El método real involucrado aquí es meticuloso al extremo. El plan es medir partículas llamadas geoneutrinos, un tipo especial de antineutrino emitido por la descomposición de elementos radiactivos como el uranio y el torio. Cuando esos geoneutrinos chocan con un átomo de hidrógeno en un detector, una firma reveladora les permite a los investigadores recopilar todos los eventos y estimar la tasa de descomposición radioactiva dentro de la Tierra, lo que a su vez les permitiría estimar el suministro de combustible de la Tierra.

"Cero eventos detectados por año fue mi vida antes de 2005".

Eso está muy bien, pero las partículas subatómicas tan pequeñas y que interactúan débilmente como geoneutrinos no se detectan fácilmente. Necesitas un detector del tamaño de un pequeño edificio enterrado a una milla bajo tierra para protegerlo de los neutrinos cósmicos que arruinarían las mediciones. Incluso entonces, solo promediamos unos 16 avistamientos cada año con detectores actuales. De nuevo, meticulosamente al extremo, e incluso 16 al año es una mejora en cómo solían ser las cosas.

"Cero eventos detectados por año fue mi vida antes de 2005", dijo McDonough. Pero el número está a punto de saltar en gran medida, ya que se espera que tres nuevos detectores masivos en China y Canadá aumenten el número de detecciones anuales por encima de 500. Unos pocos años de datos significarían potencialmente miles de puntos de datos, más de suficiente para que los investigadores comiencen a sentirse seguros acerca de la tasa de descomposición del torio y uranio. “¡Estos experimentos duran una década o décadas y por eso estamos aumentando nuestro número de observaciones en más de 1000 cada dos años! Eso es lo que cuenta ".

Este es el tipo de cosas que, una vez descubiertas, nos parecerá increíble que nunca las hayamos conocido.

Aquí se puede hacer mucha buena ciencia fundamental, ya que McDonough y sus colegas investigadores esperan poder explorar grandes preguntas sobre la historia de los mil años de la Tierra, qué tan rápido se quema su combustible y cuánto queda. Las respuestas que los investigadores esperan descubrir también podrían tener beneficios más inmediatos.

"Podemos hacer predicciones superiores sobre los recursos económicos y dónde están los elementos en la Tierra", dijo McDonough. Inverso. “¿Cuánto uranio tenemos en la Tierra para alimentar las centrales nucleares? ¿Cuánto niobio, litio y / o lantano hay en la Tierra? Estos son todos los elementos que comúnmente dependemos de estos días. "Usamos los elementos para crear energía, para alimentar nuestras computadoras portátiles, para hacer que nuestros chips GPS funcionen, para hacer nuestras baterías para nuestros autos híbridos".

El último ejemplo en realidad proporciona una buena analogía de lo que McDonough y sus colegas investigadores esperan lograr. Aunque la detección de geoneutrinos no es un trabajo fácil, es muy necesario si queremos descubrir cuánto le queda a la Tierra en su tanque proverbial. Eso es algo básico acerca de cómo funciona nuestro planeta, el tipo de cosas que, una vez descubiertas, nos resultará sorprendente que nunca las hayamos conocido.

"Es como un conductor de automóvil", dijo McDonough. “Él / ella sabe dos cosas importantes acerca de su automóvil: la cantidad de combustible que queda y la rapidez con la que él / ella ha estado consumiendo su combustible. Es un simple pedido que tenemos sobre lo que está dentro del tanque de la nave nodriza de la Tierra y qué tan rápido lo hemos estado usando ".