El calor interior de un planeta proviene de dos fuentes principales:la energía sobrante acumulada por las colisiones entre planetesimales durante la acumulación del planeta y la subsiguiente descomposición de los elementos radiactivos incrustados en ese material.

El uranio (U), el torio (Th) y el potasio han contribuido significativamente al balance energético interno de la Tierra, y la magnitud de esa contribución es una restricción clave en la evolución del interior. Sin embargo, debido a que están ubicados en lo profundo de la Tierra, la abundancia de esos elementos ha sido hasta ahora difícil de estimar.

En su estudio publicado en Geophysical Research Letters , Abe et al. presentan restricciones nuevas y significativamente más estrictas sobre las abundancias de uranio y torio medidas utilizando una ventana de observación única:la detección de antineutrinos electrónicos terrestres. Estos antineutrinos se emiten durante la desintegración beta de 238U y 232Th y luego atraviesan la Tierra sin trabas. Una pequeña fracción de estas partículas se puede medir mediante un experimento llamado Detector de antineutrinos de centelleo líquido Kamioka (KamLAND).

KamLAND, con sede en Hida, Gifu, Japón, se encuentra a 1000 metros bajo tierra en un pozo minero abandonado. Utiliza una gran tina de líquido para inducir la reacción de desintegración beta, en la que un antineutrino entrante golpea un núcleo atómico y convierte un protón en un neutrón y un positrón. Estas partículas luego pueden ser observadas por el detector.

KamLAND originalmente tenía la intención de observar los antineutrinos emitidos por los reactores nucleares comerciales de Japón. Sin embargo, después del accidente nuclear de Fukushima de 2011, todos estos reactores se cerraron. La repentina ausencia de antineutrinos producidos artificialmente aumentó drásticamente la sensibilidad de KamLAND a los de origen natural. En total, los autores presentan 18 años de datos, casi la mitad de los cuales se han registrado desde el cierre de los reactores de Japón.

Los investigadores comparan el flujo de antineutrinos observado con los predichos por tres modelos para la abundancia de uranio y torio dentro del manto. Estos modelos corresponden a tres niveles de calor añadido al interior:bajo (10 a 15 teravatios), medio (17 a 22 teravatios) y alto (más de 25 teravatios). Consideran dos variaciones de cada modelo:una con radioisótopos distribuidos uniformemente por todo el manto y otra con ellos concentrados en el límite entre el núcleo y el manto.

Los datos excluyen ambas variaciones del modelo de alta temperatura con una confianza superior al 97 %. Debido a que este modelo se construyó para proporcionar el calor necesario para soportar la convección del manto, sugiere que nuestra comprensión de esta convección puede requerir alguna modificación. + Explora más

Un paso adelante en la solución del problema del flujo reactor-neutrino

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de Eos, organizada por la Unión Geofísica Estadounidense. Lea la historia original aquí.