棲身于這個藍色的星球,隨著它在茫茫宇宙中遨游,你可知我們的地球體重是多少?地球上各個部分質量的分布又是怎樣的呢?
科學家們很早就對地球的質量進行了估算,在地球的重力場下,我們的星球大約重達5.974×1024千克。但是這個數(shù)字是根據(jù)地球的引力間接計算出來的。另外,科學家們試圖通過在地球內(nèi)傳播的地震波來測量地球質量的分布情況,但結果不是很精確。
最近,西班牙菲西卡粒子研究所的研究人員提出了一種新的方法,他們巧妙地利用了中微子探測器,來研究地球內(nèi)部的質量分布情況。
在11月5日發(fā)表于《自然·物理》上的一篇論文中,他們利用了冰立方中微子觀測臺的觀測數(shù)據(jù),來估算地球的質量和密度分布。冰立方中微子觀測臺是位于南極的一個大型觀測臺,能夠探測到來自四面八方的幽靈般的中微子,包括來自地球內(nèi)部的中微子。
中微子是相互作用極其微弱的粒子,所以它們穿過大多數(shù)物質的時候并不會被探測到,因此被稱為"幽靈粒子"。不過當它們穿過像地球這樣的巨大而致密的物體時,一部分中微子最終會與其他物質碰撞并消失。特別是高能中微子,它們經(jīng)常與其他物質碰撞,很少能穿過地球。
研究人員從冰立方觀測臺拿到了穿過地球的中微子的數(shù)據(jù),然后反推出有多少中微子由于跟地球碰撞而沒能離開地球。據(jù)此,他們很好地估算出了有多大質量的物質擋住了中微子,以及這些質量所在的位置。也就是說,他們是通過研究地球遮擋中微子的陰影,來計算出地球的質量的。
從結果來看,這個方法相當好用。科學家們對地球質量給出了與前人類似的估計:大約6×1024千克。他們還測量出地核的質量為2.72×1024千克,占地球總質量的45%,遠遠高于根據(jù)地震波測量出的33%的結果。