如何探测地球深处

山风点烟捶

栏目：科学播报
来源：中国数字科技馆

我们一直对地球深处充满好奇，早在200年前，科幻小说大师儒勒·凡尔纳就通过《地心游记》表达了我们对于地球内部的探索与遐想。今天我们就来讲讲，科学家都采用哪些方法来探测地球深处。
事实上，我们对于地球深处的了解，甚至比对浩渺宇宙的了解还要少。而探索地球的内部可能要比探索宇宙更加艰难，同时会存在着很多的危险。毕竟，脚下的土地，是我们赖以生存的家园。
帮助我们真正了解地球深处秘密的“功臣”之一，是大家谈之色变的地震。
当地震的时候，地震中心会发出地震波。它是一种向四面八方传播的弹性波。因为地下的岩石、矿体不同，有些地方是黏稠的液体，地震波碰到不同的物质会发生不同的反射和折射。通过探测这些变化，科学家可以得到地震波传播图，并分析得到地球内部的结构组成。
但是，地震的产生毕竟有限，我们也不希望它经常发生。因此，多年来科学家一直致力于寻找其他办法来探测地球。
在诞生几十亿年之后的今天，我们的地球仍然是一颗内心炽热的火球。温泉无疑是我们对地球内部热量的最直观感受。这些地球内部巨大的热量是驱动板块构造、地幔对流的动力，是推动整个地球发生发展和演化的动力。
地热的主要来源有地球早期残热和来自地壳、地幔的放射性元素衰变产生的热量。铀238、钍(tu)232、钾-40为地球内部主要放射性生热元素，这些元素在长期衰变过程中，会释放出大量的能量，同时，放射性元素还会释放出大量中微子，通过研究地球中微子，可以获知地球内部尤其是来自地幔中的放射性元素的分布和总量，进而研究地球的形成、热演化等地学问题。
然而“捕捉”地球中微子并不是件容易的事。这是因为，中微子不仅微小，光速移动，还不带电，几乎不与其他物质相互作用。
《自然通讯》上该领域最新论文提出，利用电子中微子弹性散射和低本底、方向敏感的追踪探测器来研究地球放射性热量，能有效探测钾-40、地幔及地核中的中微子信号。这将有望制造地球-中微子与探测器内部气体碰撞的3D图像，精确地绘制地幔成分地图。
我国也加入了利用中微子探测地球深处的研究。位于广东省江门地下中微子实验是第四个探测到地球中微子的实验。江门实验能够更准确地探测地球中微子，其实验获得的数据将精确地反映地球内部铀和钍的含量及它们的比例，有助于地学家进一步研究地球演化模型。