გეონეიტრინოები დედამიწის სიღრმეების ახალ რუკას ქმნის

გეონეიტრინოები პირველად 2005 წელს იაპონურმა ხელსაწყომ Kamland-მა დააფიქსირა. 2009 წელს იტალიურმა დეტექტორმა Borexino-მ კიდევ რამდენიმე ათეული ნაწილაკის აღმოჩენის შესახებ განაცხადა. 2025 წლის ნოემბერში SNO+-მა პირველი აღმოჩენა გამოაქვეყნა, რამაც დაკვირვებული გეონეიტრინოების რაოდენობა დაახლოებით 50-ით გაზარდა.

SNO+-ის შედეგებს მდებარეობა გამოარჩევს. ეს დასავლეთ ნახევარსფეროში გაზომილი პირველი გეონეიტრინოებია და დედამიწის რადიოაქტიურ სიღრმეებზე ახალ ხედვას იძლევა.

შედეგების განმარტებას მნიშვნელოვანი გაურკვევლობა ახლავს, თუმცა საუკეთესო შეფასებები აჩვენებს, რომ თითოეულ ადგილზე ნაწილაკების განსხვავებული ნაკადი იზომება. ქუინზის უნივერსიტეტის ნაწილაკების ასტროფიზიკოსმა და SNO+-ის თანამშრომლობის ხელმძღვანელმა მარკ ჩენმა აღნიშნა, რომ ეს შესაძლოა მანტიის არაერთგვაროვნების პირველი ნიშანი იყოს.

გეოქიმიკოსები ტრადიციულად ვარაუდობენ, რომ რადიოაქტიური ელემენტები მანტიაში თანაბრად ნაწილდება, რადგან მოძრავი ქანი ყველაფერს ერთმანეთში ურევს. სხვადასხვა ადგილზე ჩატარებული გაზომვები შესაძლოა საპირისპიროს მიანიშნებდეს.

ყველაზე მეტი გეონეიტრინო, როგორც ჩანს, კონტინენტის ზომის ორი უჩვეულოდ ცხელი და მკვრივი მასის ზემოთ წარმოიქმნება. სეისმოლოგები მათ დიდი დაბალი ძვრის სიჩქარის პროვინციებს, ანუ LLSVP-ებს უწოდებენ. ერთი აფრიკის ქვეშაა, მეორე კი წყნარი ოკეანის ქვეშ. ჩენმა თქვა: „მანტიაში შესაძლოა დედამიწის ღრმა სტრუქტურები არსებობდეს, რომლებიც შესწავლილი არ არის. შესაძლებელია, ისინი ზოგი სახის ელემენტს აგროვებდეს“.

ნეიტრინოებმა შეიძლება ამ სტრუქტურების ჯერ კიდევ ამოუხსნელ წარმოშობასა და მანტიის აგებულებას ნათელი მოჰფინოს. ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის გეოქიმიკოსმა უილიამ მაკდონუმ თქვა: „ეს ნამდვილად მოგვცემდა დედამიწის შიდა ნაწილის ქიმიური რუკის შექმნის საშუალებას“.

მთავარი კითხვა ისაა, გაზომვები თითოეული ექსპერიმენტის ქვემოთ მდებარე მანტიის განსხვავებებს ასახავს თუ უთანაბრობა დათვლის მეთოდებითაა გამოწვეული. მკვლევრების თქმით, გაურკვევლობა ჯერ იმდენად დიდია, რომ პასუხის გაცემა შეუძლებელია. მაკდონუმ აღნიშნა, რომ შედეგების პირდაპირი გაგებით, დასავლეთ ნახევარსფეროში აღმოსავლეთთან შედარებით გაცილებით მეტი რადიოაქტიური მასალა შეიძლება იყოს. თუმცა მან დასძინა: „იტალიელები მართლები არიან? იაპონელები მართლები არიან? ორივე მართალია? თუ რაღაც არასწორადაა?“

ბეისის თქმით, გაურკვევლობის ნაწილი გეონეიტრინოების გამოსარჩევად საჭირო დახარისხებას უკავშირდება. მეცნიერებმა უნდა გამორიცხონ ზედმეტად ენერგიული ნაწილაკები, შეუსაბამო ჰელიკურობის მქონე ნაწილაკები და ბირთვული რეაქტორებიდან მოსალოდნელი ნაკადი. მათ დედამიწის ქერქიდან მომავალი გეონეიტრინოებიც უნდა გამორიცხონ. ამ ნაკადში ყველაზე დიდი წვლილი დეტექტორიდან რამდენიმე ასეული კილომეტრის რადიუსში მდებარე არეალს შეაქვს. დანარჩენი სიგნალების გამოკლების შემდეგ მხოლოდ მანტიიდან მიღებული გეონეიტრინოების სიგნალი უნდა დარჩეს.

მანტიიდან მომავალი ნაკადი Borexino-ში ძალიან მაღალი, Kamland-ში კი ძალიან დაბალი ჩანს, თუმცა ცდომილება დიდია. ჩენის თქმით, SNO+-ის შედეგების დეტალური გეოლოგიური განმარტება ჯერ მზადდება. ამჟამინდელი მონაცემებით, კანადის ქვეშ მდებარე მანტიის მაჩვენებელი დაახლოებით შუაშია.

SNO+-ის მეცნიერებისთვის განსაკუთრებული სირთულე დეტექტორის გარემოდან მომავალი ნეიტრინოების შესწავლაა. ამ გარემოში შედის აუზი, რომელიც 1,8 მილიარდი წლის წინ უზარმაზარი ობიექტის შეჯახებამ წარმოქმნა. იტალიის ფერარის უნივერსიტეტის მკვლევარმა ვირჯინია სტრატიმ თქვა: „ამ გეოლოგიურ არეალში ბევრი უცნობი ფაქტორია“.

გაურკვევლობას მანტიის გამათბობელი რადიოაქტიური მასალის საერთო ოდენობის შეფასებაც ზრდის. გეონეიტრინოების ნაკადის მიხედვით, ამ ელემენტებს მანტიის სითბოს მცირე წილიდან ნახევრამდე შეიძლება წარმოქმნას. სხვაობა ათიათასობით ბირთვული ელექტროსადგურის გამომუშავებას უტოლდება. სტრატის თქმით, რადიოაქტიური ელემენტების სხვადასხვა განაწილებით მოსალოდნელი განსხვავება ძალიან მცირეა და ამ გაურკვევლობაში იკარგება.

SNO+-ის აღმოჩენა კვლევის მნიშვნელოვან ეტაპს დაემთხვა. ჩინეთში მონაცემებს უკვე აგროვებს ნეიტრინოების კიდევ ერთი დიდი ექსპერიმენტი JUNO, რომელმაც გეონეიტრინოების ნაკადის პირველი შედეგი მიმდინარე წელს უნდა გამოაქვეყნოს. მას 20 000 ტონაზე მეტი სცინტილატორი აქვს და ქალაქ გუანჯოუს გარეთ, მთის ქვეშ მდებარეობს. ვარაუდობენ, რომ JUNO პირველივე წელს იმაზე მეტ გეონეიტრინოს დააფიქსირებს, ვიდრე Kamland-მა, Borexino-მ და SNO+-მა ათწლეულების განმავლობაში ერთად აღმოაჩინა.

უფრო ზუსტი შეფასებების მისაღებად დეტალური გეოლოგიური მონაცემები და თითოეულ ადგილზე დამატებითი დათვლაა საჭირო. თუმცა მაკდონუს თქმით, საუკეთესო გამოსავალი ოკეანის ფსკერზე ნეიტრინოების დეტექტორის აშენება იქნებოდა. ასეთი ხელსაწყო რადიოაქტიური ელემენტებით მდიდარი კონტინენტური ქანებიდან შორს იქნებოდა. ოკეანის ქერქიც უფრო თხელი და ერთგვაროვანია, ამიტომ ქერქთან დაკავშირებული გაურკვევლობა მკვეთრად შემცირდებოდა და მხოლოდ მანტიის კვლევა გახდებოდა შესაძლებელი.

ოკეანის ფსკერზე დეტექტორის მოწყობა ასობით მილიონი დოლარი დაჯდება და სახელმწიფო დამფინანსებლებს აქამდე დიდი ინტერესი არ გამოუჩენიათ. მაკდონუ იმედოვნებს, რომ პროექტი ჩინეთში განხორციელდება, სადაც სხვა მსხვილი გეომეცნიერული პროექტები უკვე დაამტკიცეს. მან თქვა: „ეს სავსებით შესაძლებელია“. მანამდე ფიზიკოსები პასუხების ძიებას მიწის სიღრმეში განაგრძობენ.

თემებიმეტ დეპატირაიან ბეისიმარკ ჩენიუილიამ მაკდონუვირჯინია სტრატიSNO+SNOLABKamlandBorexinoJUNO

გამოქვეყნდა 4 ოქტომბერი, 2026