Ilyen tömegű a Föld a szellemrészecskék alapján

4174
Terry Virts asztronauta fényképe a Földről a Nemzetközi Űrállomás (ISS) fedélzetéről. A kép a twitteren jelent meg “#Sunset over the Med, #Italy, Adriatic and Alps” címmel.

Annak ellenére, hogy itt élünk, nem igazán tudjuk pontosan, hogy a Föld milyen nehéz, illetve hogyan oszlik el a tömege, csak jó becsléseink vannak. A Caltech kutatóinak számításai szerint bolygónk körülbelül 5,974 kvadrillió kilogrammot nyom (ez 5,974 utána 24 darab nullával) egy földszerű gravitációs mezőben. Ez az érték a Föld gravitációján alapuló indirekt számításból származik. Megkísérelték meghatározni a tömeg eloszlását is annak alapján, hogyan haladnak rajta keresztül különféle szeizmikus hullámok, de ezek az eredmények nem túl pontosak.

A spanyolországi Instituto de Física Corpuscular (IFIC) kutatói alternatív módszerrel álltak elő. Ennek során egy az űrből érkező ultrakönnyű részecskék, azaz neutrínók észlelésére tervezett detektor méréseit használják fel a bolygónk belsejének vizsgálatára.

A november 5-én megjelent Nature Physics cikkben az Antarktiszon állomásozó hatalmas IceCube Neutrino Observatory adatait használják fel, hogy megbecsüljék a Föld tömegét és tömegeloszlását. Az IceCube bármilyen irányból érkező szellemrészecskéket, azaz neutrínókat képes észlelni, beleértve azokat is, amelyek a Föld belsejéből jönnek.

A Déli Sarkon található IceCube laboratórium. Kép forrása: S. Lidstrom/NSF

A neutrínók hihetetlenül gyengén kölcsönható részecskék, így a legtöbb anyagon detektálás nélkül keresztül tudnak haladni. Ugyanakkor mikor valamilyen nehéz, sűrű objektumon haladnak át, mint a Föld, némelyikük idővel ütközni fog és eltűnik. Különösképpen a gyakrabban ütköző nagy energiájú neutrínók, melyek viszonylag ritkábban képesek keresztülhaladni a bolygónkon.

A Földön mégis átjutó neutrínók IceCube mérési adataiból a kutatók képesek voltak visszaszámolni, hogy mennyi neutrínó nem jött át bolygónk belsején. Innen pedig elég jól meg tudták becsülni, mennyi tömeg és hol állhatta útjukat. Effektíve tehát a Föld neutrínóárnyékából határozták meg a bolygónk tömegét.

A módszer pedig egészen jól működik. A kutatók hasonló eredményre jutottak, körülbelül 6 kvadrillió kilogramm értékre, a Föld magjának tömegét pedig 2,72 kvadrillió kilogramm tömegűnek becsülték. Ez a bolygó teljes tömegének 45 százaléka, jóval magasabb érték, mint a szeizmikus mérésekből kapott 33 százalékos becslés.

A publikációt kísérő News & Views cikkben Véronique Van Elewyck, a párizsi Diderot Egyetem Laboratoire Astroparticule et Cosmologie kutatói részlegén dolgozó asztrofizikus a tanulmányt “a módszer jó bizonyítékának” titulálta. A kutatásban részt nem vevő Van Elewyck szerint 10 – 15 éven belül valószínűleg ezzel a számítási módszerrel fogják vizsgálni a Föld belső szerkezetét. Ugyanakkor a most megjelent publikáció inkább azt mutatja be, hogy a módszer működik, nem pedig konkrét információkat a bolygónk belsejéről, írta. Van Elewyck szerint ahhoz, hogy hasznos számításokat lehessen végezni, jóval több adatra van szükség az IceCube, illetve más, még építés alatt levő detektorok méréseiből.

Forrás: Live Science

Hozzászólás

hozzászólás