Meie enam kui 4,5 miljardit aastat tagasi tekkinud planeedi algsest soojusest on praegu enamus säilinud. Hetkel jaheneb meie koduplaneet miljardi aastaga umbes sada kraadi Celsiuse järgi. Milline on Maa tulevik kui jahtumine jätkub?
Ajakirja Nature Geoscience võrguversioonis avaldatud uuringu tulemused näitavad, et kõigest pool meie planeedi sisemisest soojusest tuleneb looduslikust radioaktiivsusest. Ülejäänu on algne soojus, mis pärineb ajast, mil Maa kuumast gaasist, tolmust ja teistest materjalidest koosnevast kerast kokku sulandus.
Teadlased jõudsid selle avastuseni tänu mäesügavuses läbiviidud eksperimentidele. Jaapani Tohoku ülikooli osakestefüüsik Itaru Shimizu ja tema kolleegid kasutasid maakera sisemuses toodetava soojuse koguse otsesemaks hindamiseks geoneutriinosid. Need on osakesed, mis tekivad uraani ja tooriumi isotoopide lagunemisel, kui tuumas muundub üks neutron prootoniks. See protsess kulgeb aeglaselt, näiteks toorium-232 poolestusaeg on miljardeid aastaid. Geoneutriinode abil on võimalik hinnata, kui palju Maa sees radioaktiivsel lagunemisel soojust toodetakse.
2002. aasta kevadest 2009. aasta sügiseni avastasid sügavale Jaapanis asuva Ikenoyama mäe sisse paigaldatud andurid 841 neutriinot. Teadlaste hinnangul olid neist neutriinodest 485 tuumajaamade, erinevate reaktorite ja tuumajäätmete tekitatud. 245 neutriinot olid tekitanud muud allikad, näiteks atmosfääris gaasimolekule tabanud kosmilised kiired.
Seega oli teadlaste esialgse hinnangu järgi Maa loomuliku radioaktiivsusega seotud kõigest 111 neutriinot. Alternatiivse analüütilise meetodi kasutamisel vähenes arvepidamine 106 neutriinoni.
Shimizu ja tema kolleegid hindavad, et maapinna iga ruutsentimeetrit läbib ühes sekundis umbes 4,3 miljonit uraan-238 ja toorium-232 radioaktiivsel lagunemisel tekkinud osakest.
Shimizu sõnul on selle radioaktiivsuse poolt lakkamatult tekitatava soojusenergia võimsus 20 teravatti. Varasemad uuringud on näidanud, et kaalium-40 radioaktiivne lagunemine, mille mõõtmist antud uuringus kasutatud andurid ei võimaldanud, lisab sellele veel neli teravatti.
Shimizu rühma hinnangul moodustab see soojus umbes 54 protsenti maapinna kaudu eralduvast soojusest. Ka varasemad hinnangud on olnud samas suurusjärgus. Varasemad hinnangud põhinevad aga meteoriitide analüüsi abil tuletatud Maa keemilisele koostisele, milles sisalduvad eeldatavasti proportsionaalselt keemilised elemendid, millest koosnes gaasist ja tolmust pilv, millest sulandus kokku päikesesüsteem.
California tehnoloogiainstituudi planetaarfüüsiku David Stevensoni sõnul on Maa radiogeense soojuse uus hinnang märkimisväärne tulemus, sest põhineb reaalsetel mõõtmistel. Kuna radioaktiivne lagunemine toimub kindla kiirusega, siis näitavad uurimistulemused tema sõnul, kui palju Maa praegu soojust kaotab ning kui kiiresti see minevikus toimus.
Kogutud andmed võivad heita valgust ka sellele, kuidas tektooniliste plaatide ehk mandrilaamade liikumiskiirus aja jooksul muutunud on. Mandrilaamad on pidevas liikumises ning selleks liikumiseks vajaliku energia pärineb planeedi soojusest.
Stevensoni sõnul väheneb tulevikus nii Maa sisemine radioaktiivsus kui ka algne soojus. Hetkel jaheneb meie koduplaneet miljardi aastaga umbes sada kraadi Celsiuse järgi. Miljardite aastate pärast muutub Maa tektooniliselt surnud planeediks, mille kontinendid on paigale tardunud.
Autor: Jaak-Kristian Sutt
Allikas: www.novaator.ee
