Geologie Erde schöpft aus ursprünglichem Wärmevorrat

Anti-Neutrinos sind schwer nachzuweisende Elementarteilchen, denn sie  wechselwirken kaum mit anderer Materie. Doch die Winzlinge verraten etwas über das Erdinnere: Ihre Anzahl zeigt, wie oft verschiedene Elemente im Planeten radioaktiv zerfallen - und wie es um den Wärmevorrat der Erde steht. 

Modell des Erdinneren: Ständiger Wärmestrom
Lawrence Berkeley National Laboratory

Modell des Erdinneren: Ständiger Wärmestrom


Hamburg - Ständig strahlt Wärme aus dem Inneren der Erde hinaus ins All. Nach Temperaturmessungen in mehr als 20.000 Bohrlöchern rund um den Globus nehmen Geologen an, dass das Innere des Planeten rund 44 Terawatt Wärme abstrahlt. Aber wie entsteht diese Hitze?

Das wollte ein internationales Forscherteam mit Hilfe eines Anti-Neutrinodetektors in Japan klären. Wie die Kamland Collaboration im Fachblatt "Nature Geoscience" berichtet, stammt demnach nur etwa die Hälfe der Wärme aus radioaktivem Zerfallsprozessen. Der Rest der Erdwärme müsse aus dem Hitzevorrat kommen, den die Erde noch aus der Zeit der Planetenbildung in sich trägt, berichten die Forscher.

Die Wissenschaftler haben den Anteil der Radioaktivität über die beim Zerfall freigesetzten Anti-Neutrinos gemessen. Das sind ungeladene Elementarteilchen, die kaum mit normaler Materie wechselwirken. Die auch als "Geoneutrinos" bezeichneten Teilchen lassen sie sich am besten in gewaltigen unterirdischen Flüssigkeitsbecken von speziellen Detektoren nachweisen. Der Kamland-Detektor etwa befindet sich unter dem Berg Ikenoyama in einer alten Mine. "Kamland" steht für Kamioka Liquid-scintillator Antineutrino Detektor.

Anti-Neutrinos entstehen allerdings auch durch Zerfallsprozesse in Atomkraftwerken, ursprünglich diente der Kamland-Detektor auch dazu, Anti-Neutrinos nachzuweisen, die in den mehr als 50 japanischen AKW entstanden sind.

Daten von 2135 Messtagen ausgewertet

Wenn Anti-Neutrinos mit den Protonen der Flüssigkeit kollidieren, erzeugt dies erst einen Lichtblitz und dann einen kurzen Gammastrahl; beide Signale werden von den in den Wänden installierten Detektoren aufgefangen. Für ihre Studie sammelten die Forscher Daten von 2135 Messtagen.

"Wir haben 841 Kandidaten-Ereignisse beobachtet, die vorhergesagte Anzahl durch Atomreaktoren und andere Hintergrundstörungen liegt bei 729. Den Überschuss von rund 111 Ereignissen werten wir daher als Geoneutrino-Signal", schreiben die Forscher in ihrem Artikel. Dieser Wert stimme gut mit Modellrechnungen überein, die auf 106 Ereignisse kommen. Die Wissenschaftler schließen daraus, dass der ursprüngliche Wärmevorrat der Erde noch nicht erschöpft ist.

"Wir haben festgestellt, dass der Zerfall von Uran 238 und Thorium 232 zusammen rund 20 Terawatt zum Wärmefluss der Erde beiträgt", sagen die Forscher um Itaru Shimizu von der Tohoku University im japanischen Miyagi. Ihren Angaben zufolge trägt zudem der radioaktive Zerfall von Kalium 40 rund vier Terawatt zum Wärmefluss bei, das sei aus früheren Experimenten bekannt. Die Messungen des Kamland-Detektors bestätigen nun sowohl theoretische Modellrechnungen als auch die Daten anderer Forschergruppen.

Messungen des Borexino-Neutrinodetektors im italienischen Gran Sasso seien nahezu identisch. "Wir erwarten, dass weitere Geoneutrinodetektoren an verschiedenen Standorten unser Wissen über die radioaktiv erzeugte Wärme in der Erde signifikant verbessern werden", schließen die Forscher. Vor allem größere Detektoren fernab von Atomreaktoren könnten die verbleibenden Unsicherheiten reduzieren.

wbr/dapd



insgesamt 90 Beiträge
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Seite 1
dingodog 18.07.2011
1. Terrawatt
Auch wenn die Wärme aus der Erde kommt, heisst es immer noch Terawatt, nicht Terrawatt...
Olaf 18.07.2011
2. .
Zitat von sysopAnti-Neutrinos sind schwer nachzuweisende Elementarteilchen, denn*sie* wechselwirken kaum mit anderer Materie. Doch die Winzlinge verraten etwas über das Erdinnere: Ihre Anzahl zeigt, wie oft verschiedene Elemente im Planeten radioaktiv zerfallen - und*wie es um den Wärmevorrat der Erde steht.* http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,774984,00.html
Hmm, wenn die Hälfte der Erdwärme durch radioaktive Zerfallsprozesse entsteht, dann wäre die Nutzung von Geothermie ja Nutzung von Kernenergie.
FXRichter 18.07.2011
3. Terrawatt
"...dass das Innere des Planeten rund 44 Terrawatt Wärme abstrahlt. Aber wie entsteht diese Hitze?" Eine neue Einheit für Energie? Terrawatt, die Energie von Terra (=Erde)?
Backe888 18.07.2011
4. Fragen:
Mich wuerde interessieren: - wieviel des urspruenglichen Vorrats denn schon verbraucht wurde - wie lange es dauert bis auch der Rest erschoepft ist (Hunderttausende, Millionen oder Milliarden Jahre) - inwiefern die geothermische Energie zur Oberflaechentemperatur beitraegt - was passiert wenn diese Energie erschoepft ist (sinkende Temperaturen an der Oberflaeche, Erde wird kleiner? , und das Horrorszenario - verschwinden des Magnetfelds)
bürostuhlpilot, 18.07.2011
5. Hmmmmmmm...
Zitat von OlafHmm, wenn die Hälfte der Erdwärme durch radioaktive Zerfallsprozesse entsteht, dann wäre die Nutzung von Geothermie ja Nutzung von Kernenergie.
...wenn die Nutzung von Geothermie so gefährlich wäre wie die Erzeugung von elektrischer Energie durch Kernreaktoren, dann würde man sie verbieten. Das geothermisch erhitzte Wasser ist nicht radioaktiv belastet.... Nun?
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