19.07.2011 10:27
Maa jätkab jahenemist
Meie enam kui 4,5 miljardit aastat
tagasi tekkinud koduplaneedi algsest soojusest on enamus säilinud.
Ajakirja Nature Geoscience
võrguversioonis avaldatud uuringu tulemused näitavad, et kõigest pool meie planeedi sisemisest
soojusest tuleneb looduslikust radioaktiivsusest. Ülejäänu on algne soojus, mis
pärineb ajast, mil Maa kuumast gaasist, tolmust ja teistest materjalidest
koosnevast kerast kokku sulandus.
Teadlased jõudsid selle avastuseni tänu
mäesügavuses läbiviidud eksperimentidele. Jaapani Tohoku ülikooli
osakestefüüsik Itaru Shimizu ja tema kolleegid kasutasid maakera sisemuses
toodetava soojuse koguse otsesemaks hindamiseks geoneutriinosid. Need on osakesed,
mis tekivad uraani ja tooriumi isotoopide lagunemisel, kui tuumas muundub üks
neutron prootoniks. See protsess kulgeb aeglaselt, näiteks toorium-232
poolestusaeg on miljardeid aastaid. Geoneutriinode abil on võimalik hinnata,
kui palju Maa sees radioaktiivsel lagunemisel soojust toodetakse.
2002. aasta kevadest 2009. aasta
sügiseni avastasid sügavale Jaapanis asuva Ikenoyama mäe sisse paigaldatud
andurid 841 neutriinot. Teadlaste hinnangul olid neist neutriinodest 485
tuumajaamade, erinevate reaktorite ja tuumajäätmete tekitatud. 245 neutriinot
olid tekitanud muud allikad, näiteks atmosfääris gaasimolekule tabanud
kosmilised kiired.
Seega oli teadlaste esialgse hinnangu
järgi Maa loomuliku radioaktiivsusega seotud kõigest 111 neutriinot.
Alternatiivse analüütilise meetodi kasutamisel vähenes arvepidamine 106
neutriinoni.
Shimizu ja tema kolleegid hindavad, et
maapinna iga ruutsentimeetrit läbib ühes sekundis umbes 4,3 miljonit uraan-238
ja toorium-232 radioaktiivsel lagunemisel tekkinud osakest.
Shimizu sõnul on selle radioaktiivsuse
poolt lakkamatult tekitatava soojusenergia võimsus 20 teravatti. Varasemad
uuringud on näidanud, et kaalium-40 radioaktiivne lagunemine, mille mõõtmist
antud uuringus kasutatud andurid ei võimaldanud, lisab sellele veel neli
teravatti.
Shimizu rühma hinnangul moodustab see
soojus umbes 54 protsenti maapinna kaudu eralduvast soojusest. Ka varasemad
hinnangud on olnud samas suurusjärgus. Varasemad hinnangud põhinevad aga
meteoriitide analüüsi abil tuletatud Maa keemilisele koostisele, milles
sisalduvad eeldatavasti proportsionaalselt keemilised elemendid, millest
koosnes gaasist ja tolmust pilv, millest sulandus kokku päikesesüsteem.
California tehnoloogiainstituudi
planetaarfüüsiku David Stevensoni sõnul on Maa radiogeense soojuse uus hinnang
märkimisväärne tulemus, sest põhineb reaalsetel mõõtmistel. Kuna radioaktiivne
lagunemine toimub kindla kiirusega, siis näitavad uurimistulemused tema sõnul,
kui palju Maa praegu soojust kaotab ning kui kiiresti see minevikus toimus.
Kogutud andmed võivad heita valgust ka
sellele, kuidas tektooniliste plaatide ehk mandrilaamade liikumiskiirus aja
jooksul muutunud on. Mandrilaamad on pidevas liikumises ning selleks
liikumiseks vajaliku energia pärineb planeedi soojusest.
Stevensoni
sõnul väheneb tulevikus nii Maa sisemine radioaktiivsus kui ka algne soojus.
Hetkel jaheneb meie koduplaneet miljardi aastaga umbes sada kraadi Celsiuse
järgi. Miljardite aastate pärast muutub Maa tektooniliselt surnud planeediks,
mille kontinendid on paigale tardunud.