看太陽如何文火燉地球？兼談聚焦熱中微子內炙地核

地球上的陽光雨露滋潤了人類的繁衍生息，同享太陽恩典的大自然其他物種也生機勃勃。這都得益於地球的溫暖氣候適合生命存在，如果到處都凍得比南北極還冷，地球將是一片死寂。

太陽無疑是終極能量的提供方，那麼地球是如何吸收太陽的能量，或者說太陽是如何「慢燉」或「叉燒」我們這個藍色的星球呢？

我最近的一篇以英語發表的論文，回答了上述問題。預印本伺服器上的備份鏈接：Converged Solar Neutrinos Heat Outer Core of Earth to Liquid，http://vixra.org/pdf/1704.0375v3.pdf

這裡再用中文複述一遍這個「故事」。

我們知道：地球的外核是高溫液態鐵鎳。下圖是從英文教材拷貝的解剖圖：

下圖是從中文教材拷貝的示意圖：

令人吃驚的是：地球核心分內外兩圈，內核是固態的鐵疙瘩，外核竟像鍊鋼爐內的滾燙鐵水，且厚達2200公里！

這是什麼原因導致的呢？

官科簡單解釋為高壓所致，但這個液圈的起始和終止位置，大自然到底如何剛好這樣界定，卻無法描述。

顯然，熔融態一定意味著高溫，所以，問題歸根結底是要尋找導致這一溫度分佈的決定因素。

大家都有微波爐的使用經驗：地瓜要是放到微波爐里烤，先熟的一定是裡層某一圈，如果剛好是個圓溜溜的地瓜，烤后的溫度分佈，還真有點神似地球內部的狀態。

理解下圖非常關鍵，該圖來自我的那篇論文：

圖中紅線代表太陽光，黑線代表中微子。

太陽光的功率密度約在1000瓦/平米，中微子功率密度約45瓦/平米，質子-質子鏈聚變反應生成的低能中微子或熱中微子，是中微子通量能譜的主要波段。

太陽光只能在地球表面吸收和反射，或可深入土壤或水體較淺深度，但終究無法穿透地球。

要說太陽文火燉地球，太陽光的直射真的功不可沒，但僅此表面功夫而已，畢竟光子不能穿透地球，且有相當部分散射到太空無法回收。

那麼地球有沒有內炙的因素在起作用呢？

先看高能中微子，或稱快中微子。它幾乎暢通無阻地穿越地球，僅受重力作用產生極微的折射，焦點或許遙遠到冥王星以外。所以，忽略這部分佔比很小且幾乎無折射的能譜。

壓軸戲當屬熱中微子。前一篇文章已經提到這個低端能級的中微子，已被俄國科學家逮到可以被鏡面反射的鐵證。

既然能被反射，豈有不可折射之理？

如果地球對1eV至100keV這個波段的熱中微子，能有2以上的折射率，那麼，按照我更前一篇博文：折射率與球透鏡的焦區幾何光學分析--光學科普http://blog.sciencenet.cn/blog-2339914-1061095.html，太陽的熱中微子就會在地球內部會聚成一個焦區。

下圖展示了一個折射率很接近2的玻璃球，生成的焦區就在球外附近。同理，中微子聚焦情形，應可以上圖示意，只不過換成內聚而已。

必定存在一個恰當的大於2的折射率範圍，使得焦區剛好覆蓋地球內核的熔融外圈。權且給有興趣的、肯鑽研的朋友留道習題：請精確算出理想的折射率。

更奇妙的是，地球內核材料幾乎100%由鐵鎳組成。而它倆屬於最穩定的元素，不像不穩定的重核那樣，如釷鈾，有顯著的自然核衰變，並釋放衰變熱。

那麼，聚焦后的熱中微子能與鐵鎳有何互動呢？如果沒有，故事結束，聚也匆匆，散也匆匆，不留下一絲回憶，就當啥也沒發生。

然而，大自然就是這麼有靈性：這個鐵鎳的核素竟然留有後手，且聽我慢慢道來。

鐵有4個穩定同位素：54Fe、56Fe、57Fe、58Fe，「兄弟」之間的丰度比分別是：5.845%、91.754%、2.119%、0.282%。

其中，唯有57Fe，其核能級竟然存在一個能量超低的激發態14keV，這當然在熱中微子聚焦后的中性流的可激發範圍。

鎳也是個「多子家族」，有5個穩定同位素：58Ni、60Ni、61Ni、62Ni、64Ni，「兄弟」之間的丰度比分別是：68.07%、26.22%、1.14%、3.63%、0.93%。

其中，唯有61Ni，竟也存在一個能量很低的核激發態67keV，雖然「太熱」了點，但仍在熱中微子聚焦后的中性流的可激發範圍。

我論文的圖片中，同時列出了57Fe和61Ni的核反應方程式。其實說白了，就是吸收熱中微子的能量，然後迅速退激吐出伽瑪光子，而光子能就近被吸收，以致升溫。

這點「蟊賊打劫」能量14keV、67keV，雖然比核衰變能量小2個數量級，但仍比普通化學反應10eV以下的能量，高出3至4個數量級，且由於地核捂得緊，長久積少成多也能把鐵鎳「燉熟」！

因為是中性流（Natural Current）吸收，這種能量「打劫」方式，不一定湮滅中微子，假設能量100keV的熱中微子，被57Fe劫走14keV后，帶著剩下86keV，「灰溜溜地」穿過地球了。

如果是荷性流（Charged Current）吸收，能量打劫的同時，也消滅了該中微子。這裡不屬於此情形，因為沒有嬗變發生，僅激發-退激而已。荷性流吸收多發於快中微子，且發生貝塔衰變。

這兩核素在家族內部丰度雖不高，57Fe僅2.119%，而61Ni僅僅1.14%，但由於地球內核基本就只有鐵鎳，故而其「打劫」熱中微子聚焦后的能量，應該是相當可觀的！

幸虧地球是不停自轉的，否則焦區真要被燒焦了；也幸虧有自轉，才使得地球各個角落的生靈，有機會輪流受到太陽的寵幸。

天庭的和諧公正昭然若揭, 至少比人類社會自詡的和諧社會，還要偉光正很多倍！難怪川普由衷感嘆：美國人民勿須崇拜政府，只須崇拜上帝。

說到這裡，略顯尷尬：到底是先有焦區燒焦了，從而推動地球自轉，還是先有自轉，從而形成了均勻的熔融外核呢？暫時是個見仁見智的問題，我姑且相信後者。

熱中微子聚焦可把鐵熔化？也許不全是，地球自身壓力或許也貢獻了一份子。但要說透鏡聚焦太陽光，可以拿來點火香煙，大家肯定一致同意。

下圖來個形象對比，左圖聚焦太陽光點煙，右圖聚焦太陽熱中微子核爆（尚在研究中）：

這一推測引發我無窮思緒：幸虧鐵鎳中有57Fe和61Ni兩個活寶，否則熱中微子被地球聚焦，不過是浪費造物主的苦心。盤古開天地時萬一忽略這個設計細節，現在的地球還能保持現有內外溫度嗎？

這個焦區縱跨2200公里，而對於給定能量的熱中微子，幾何光學的計算得不到這麼大的焦區尺寸，因而，這個大焦區會聚的熱中微子能量，肯定不是單一的，而應該呈一定分佈譜。

我們知道：太陽白光含有紅橙黃綠青藍紫等諸多波長成分，每種波長對應不同的折射率，所以，三稜鏡能將它們一一分出來。

同理，不同能量的熱中微子，一定有不同的折射率，能量越高，折射率越低，達到快中微子的程度后，就像伽瑪光那樣，再也不「折腰」了。

據此，在那個大焦區里，越靠近地幔，熱中微子能量應該越高。

鎳61Ni的核激發能67keV，高出鐵57Fe的14keV將近5倍，顧而，「天若有情」的話，應該將地核的鎳成分比例不均勻分佈，越靠近地幔，鎳含量應該越高，這才符合人們發現的核能級數據。

果然，「蒼天不負人類」，地核的鐵鎳比例恰好如此分佈，在最內核，正是100%的鐵，往外則線性減少！

丫丫了這麼多，倒底能否拿出鐵證呢？

我還真犯難了，上帝也沒本事將地球劈開給你驗證。幸好有旁證：

新華社2014年02月19日電：日本超級神岡探測器，發現幽靈般的粒子在黑暗裡更加活躍，這個大科學裝置首次顯示夜間中微子通量，比白天高出3.2%。

這個消息當時引起了國際轟動！在我看來，可惜呀，可惜，科學團隊將其歸因於中微子的三味嬗變，確實有點牽強附會！

其實，如果熱中微子被地球聚焦的猜測為真，那麼，根據幾何光學計算，夜間的通量真的要比白天多出3.2%以上。哇噻，茫茫宇宙間，還有什麼比這更巧合的嗎？

最後，順便提一下地球的軟流圈asthenosphere，它是地幔的一部分，弱塑性變形區域，位於岩石圈的下面、中間圈的上面，其深度下界在地表以下180至220km深處，其基部甚至在700km深處。相對於地核外圈，真的顯得很單薄。

既然變軟了，也一定是高溫引起。但它的升溫機制，與我認為的地核外殼升溫機制有所不同。這岩石圈裡的元素組成，不再是鐵鎳了，而是眾多的其它元素。其中鉀、釷、鈾等元素放射活性很高，很有可能是這些元素在這層富集度較高，引起了顯著的核衰變致熱。

假設能有中微子聚焦到這個區域，其能量也許超過了熱中微子的波段，還不一定能否有足夠的折射率呢。

月球是否也是這樣運作的呢？

在地球上看月亮，只能永遠看到她的一面，而從太陽上看月亮，她跟地球或其它行星一樣，也是任何角落都可均勻得到太陽的普照。可想而知：月球始終用同一面面對地球小公轉，也是無奈的選擇，誰叫地球不是強大的中微子源呢？這再一次應證了大自然的聰明和偉大！

這事大伙兒怎麼想呢？

附錄

美國政府公布的標準核數據：

鐵57Fe：http://www.nndc.bnl.gov/chart/getdataset.jsp?nucleus=57Fe&unc=nds

鎳61Ni：http://www.nndc.bnl.gov/chart/getdataset.jsp?nucleus=61Ni&unc=nds

參考文獻：

1. Converged Solar Neutrinos Heat Outer Core of Earth to Liquid, Yanming Wei, DOI:10.13140/RG.2.2.22716.23689, http://vixra.org/pdf/1704.0375v3.pdf

2. Neutrino coherent forward scattering and its index of refraction, Jiang Liu, DOI:10.1103/PhysRevD.45.1428.

3. Gravitational focusing of cosmic neutrinos by the solar interior, Yu. N. Demkov and A. M.Puchkov, 2000Physical review, DOI: 10.1103/PhysRevD.61.083001.

4. Neutrino and graviton rest mass estimations by a phenomenological approach, Dimitar Valev, preprintarXiv:hep-ph/0507255.

5. First Indication of Terrestrial Matter Effects on Solar Neutrino Oscillation, A. Renshaw et al, 2014 Physicalreview letter DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.091805.

6. New discoveries in Parkhomov』s 60Co astro-catalyzed beta decay, Yanming Wei, 2017，Researchgate, DOI:10.13140/RG.2.2.30632.98564. http://vixra.org/pdf/1704.0374v2.pdf