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看太陽如何文火燉地球?兼談聚焦熱中微子內炙地核

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

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