地球地核和太阳哪个温度高？谈一谈聚焦热中微子内炙地核

地球上的阳光雨露滋润了人类的繁衍生息，同享太阳恩典的大自然其他物种也生机勃勃。这都得益于地球的温暖气候适合生命存在，如果到处都冻得比南北极还冷，地球将是一片死寂。

太阳无疑是终极能量的提供方，那么地球是如何吸收太阳的能量，或者说太阳是如何“慢炖”或“叉烧”我们这个蓝色的星球呢？

我们知道：地球的外核是高温液态铁镍。下图是从英文教材拷贝的解剖图：

下图是从中文教材拷贝的示意图：

令人吃惊的是：地球核心分内外两圈，内核是固态的铁疙瘩，外核竟像炼钢炉内的滚烫铁水，且厚达2200公里！

这是什么原因导致的呢？

官科简单解释为高压所致，但这个液圈的起始和终止位置，大自然到底如何刚好这样界定，却无法描述。

显然，熔融态一定意味着高温，所以，问题归根结底是要寻找导致这一温度分布的决定因素。

大家都有微波炉的使用经验：地瓜要是放到微波炉里烤，先熟的一定是里层某一圈，如果刚好是个圆溜溜的地瓜，烤后的温度分布，还真有点神似地球内部的状态。

理解下图非常关键：

图中红线代表太阳光，黑线代表中微子。

太阳光的功率密度约在1000瓦/平米，中微子功率密度约45瓦/平米，质子-质子链聚变反应生成的低能中微子或热中微子，是中微子通量能谱的主要波段。

太阳光只能在地球表面吸收和反射，或可深入土壤或水体较浅深度，但终究无法穿透地球。

要说太阳文火炖地球，太阳光的直射真的功不可没，但仅此表面功夫而已，毕竟光子不能穿透地球，且有相当部分散射到太空无法回收。

那么地球有没有内炙的因素在起作用呢？

先看高能中微子，或称快中微子。它几乎畅通无阻地穿越地球，仅受重力作用产生极微的折射，焦点或许遥远到冥王星以外。所以，忽略这部分占比很小且几乎无折射的能谱。

压轴戏当属热中微子。前一篇文章已经提到这个低端能级的中微子，已被俄国科学家逮到可以被镜面反射的铁证。

既然能被反射，岂有不可折射之理？

如果地球对1eV至100keV这个波段的热中微子，能有2以上的折射率，那么，按照我更前一篇博文：折射率与球透镜的焦区几何光学分析--光学科普http://blog.sciencenet.cn/blog-2339914-1061095.html，太阳的热中微子就会在地球内部会聚成一个焦区。

下图展示了一个折射率很接近2的玻璃球，生成的焦区就在球外附近。同理，中微子聚焦情形，应可以上图示意，只不过换成内聚而已。

必定存在一个恰当的大于2的折射率范围，使得焦区刚好覆盖地球内核的熔融外圈。权且给有兴趣的、肯钻研的朋友留道习题：请精确算出理想的折射率。

更奇妙的是，地球内核材料几乎100%由铁镍组成。而它俩属于最稳定的元素，不像不稳定的重核那样，如钍铀，有显著的自然核衰变，并释放衰变热。

那么，聚焦后的热中微子能与铁镍有何互动呢？如果没有，故事结束，聚也匆匆，散也匆匆，不留下一丝回忆，就当啥也没发生。

然而，大自然就是这么有灵性：这个铁镍的核素竟然留有后手，且听我慢慢道来。

铁有4个稳定同位素：54Fe、56Fe、57Fe、58Fe，“兄弟”之间的丰度比分别是：5.845%、91.754%、2.119%、0.282%。

其中，唯有57Fe，其核能级竟然存在一个能量超低的激发态14keV，这当然在热中微子聚焦后的中性流的可激发范围。

镍也是个“多子家族”，有5个稳定同位素：58Ni、60Ni、61Ni、62Ni、64Ni，“兄弟”之间的丰度比分别是：68.07%、26.22%、1.14%、3.63%、0.93%。

其中，唯有61Ni，竟也存在一个能量很低的核激发态67keV，虽然“太热”了点，但仍在热中微子聚焦后的中性流的可激发范围。

我论文的图片中，同时列出了57Fe和61Ni的核反应方程式。其实说白了，就是吸收热中微子的能量，然后迅速退激吐出伽玛光子，而光子能就近被吸收，以致升温。

这点“蟊贼打劫”能量14keV、67keV，虽然比衰变能量小2个数量级，但仍比普通化学反应10eV以下的能量，高出3至4个数量级，且由于地核捂得紧，长久积少成多也能把铁镍“炖熟”！

因为是中性流（Natural Current）吸收，这种能量“打劫”方式，不一定湮灭中微子，假设能量100keV的热中微子，被57Fe劫走14keV后，带着剩下86keV，“灰溜溜地”穿过地球了。

如果是荷性流（Charged Current）吸收，能量打劫的同时，也消灭了该中微子。这里不属于此情形，因为没有嬗变发生，仅激发-退激而已。荷性流吸收多发于快中微子，且发生贝塔衰变。

这两核素在家族内部丰度虽不高，57Fe仅2.119%，而61Ni仅仅1.14%，但由于地球内核基本就只有铁镍，故而其“打劫”热中微子聚焦后的能量，应该是相当可观的！

幸亏地球是不停自转的，否则焦区真要被烧焦了；也幸亏有自转，才使得地球各个角落的生灵，有机会轮流受到太阳的宠幸。

天庭的和谐公正昭然若揭, 至少比人类社会自诩的和谐社会，还要伟光正很多倍！难怪川普由衷感叹：美国人们勿须崇拜当局，只须崇拜大自然。

说到这里，略显尴尬：到底是先有焦区烧焦了，从而推动地球自转，还是先有自转，从而形成了均匀的熔融外核呢？暂时是个见仁见智的问题，我姑且相信后者。

热中微子聚焦可把铁熔化？也许不全是，地球自身压力或许也贡献了一份子。但要说透镜聚焦太阳光，可以拿来点火香烟，大家肯定一致同意。

下图来个形象对比，左图聚焦太阳光点烟，右图聚焦太阳热中微子核爆（尚在研究中）：

这一推测引发我无穷思绪：幸亏铁镍中有57Fe和61Ni两个活宝，否则热中微子被地球聚焦，不过是浪费造物主的苦心。盘古开天地时万一忽略这个设计细节，现在的地球还能保持现有内外温度吗？

这个焦区纵跨2200公里，而对于给定能量的热中微子，几何光学的计算得不到这么大的焦区尺寸，因而，这个大焦区会聚的热中微子能量，肯定不是单一的，而应该呈一定分布谱。

我们知道：太阳白光含有红橙黄绿青蓝紫等诸多波长成分，每种波长对应不同的折射率，所以，三棱镜能将它们一一分出来。

同理，不同能量的热中微子，一定有不同的折射率，能量越高，折射率越低，达到快中微子的程度后，就像伽玛光那样，再也不“折腰”了。

据此，在那个大焦区里，越靠近地幔，热中微子能量应该越高。

镍61Ni的核激发能67keV，高出铁57Fe的14keV将近5倍，顾而，“天若有情”的话，应该将地核的镍成分比例不均匀分布，越靠近地幔，镍含量应该越高，这才符合人们发现的核能级数据。

果然，“苍天不负人类”，地核的铁镍比例恰好如此分布，在最内核，正是100%的铁，往外则线性减少！

丫丫了这么多，倒底能否拿出铁证呢？

我还真犯难了，上帝也没本事将地球劈开给你验证。幸好有旁证：

新华社2014年02月19日电：日本超级神冈探测器，发现幽灵般的粒子在黑暗里更加活跃，这个大科学装置首次显示夜间中微子通量，比白天高出3.2%。

这个消息当时引起了国际轰动！在我看来，可惜呀，可惜，科学团队将其归因于中微子的三味嬗变，确实有点牵强附会！

其实，如果热中微子被地球聚焦的猜测为真，那么，根据几何光学计算，夜间的通量真的要比白天多出3.2%以上。哇噻，茫茫宇宙间，还有什么比这更巧合的吗？

最后，顺便提一下地球的软流圈asthenosphere，它是地幔的一部分，弱塑性变形区域，位于岩石圈的下面、中间圈的上面，其深度下界在地表以下180至220km深处，其基部甚至在700km深处。相对于地核外圈，真的显得很单薄。

既然变软了，也一定是高温引起。但它的升温机制，与我认为的地核外壳升温机制有所不同。这岩石圈里的元素组成，不再是铁镍了，而是众多的其它元素。其中钾、钍、铀等元素放射活性很高，很有可能是这些元素在这层富集度较高，引起了显著的核衰变致热。

假设能有中微子聚焦到这个区域，其能量也许超过了热中微子的波段，还不一定能否有足够的折射率呢。

月球是否也是这样运作的呢？

在地球上看月亮，只能永远看到她的一面，而从太阳上看月亮，她跟地球或其它行星一样，也是任何角落都可均匀得到太阳的普照。可想而知：月球始终用同一面面对地球小公转，也是无奈的选择，谁叫地球不是强大的中微子源呢？这再一次应证了大自然的聪明和伟大！

这事大伙儿怎么想呢？