想知道地球有多重？可以通过中微子测量

虽然我们已经突破了大气层，可以从太空看到地球，但我们仍然不知道这颗蓝色星球有多重，它的重量是如何分布的。

当然，研究人员已经尽可能准确地做出了一些估计。根据加州理工学院的数据，在类似地球的重力场中，地球重5.974× 10 24公斤。然而，这个数字来自基于地球引力的间接计算。科学家还试图用地震波来计算地球质量的分布，但结果并不十分准确。

因此，西班牙细粒子物理研究所的研究小组想出了一个聪明的方法，通过宇宙中的一个神秘粒子来探索地球的质量分布。这些极轻的宇宙粒子是中微子，需要特殊的探测器来捕捉它们的踪迹。

在11月5日发表在《自然物理学》杂志上的一篇论文中，研究人员利用南极洲冰立方中微子观测站的数据来估计地球的密度分布。冰块可以从四面八方感应到中微子，包括全球各地的中微子。

中微子是一种电中性基本粒子，与其他亚原子粒子相比，它的质量非常小。在这四种基本力中，它们不参与电磁相互作用和强相互作用，而只参与弱相互作用和引力相互作用。由于弱相互作用的相互作用距离很短，在亚原子尺度上引力相互作用很弱，中微子穿过普通物质时不会受到太大的阻碍，很难被探测到。一些中微子最终会与其他物质碰撞，并在穿过像地球这样巨大而致密的物体时消失。特别是高能中微子，经常与其他物质碰撞，很少穿过地球。

利用穿过地球的冰立方收集的中微子数据，研究人员进行了逆向计算，以估计有多少中微子未能穿过地球到达冰立方。结果，他们对阻挡这些中微子的物质的质量和这些质量的分布做出了相对准确的估计。在某种程度上，他们通过研究中微子的影子来计算地球的质量。

从结果的比较来看，这种方法应该是可行的。研究人员估计地球的重量约为6× 10 24公斤，这与加州理工学院的估计相似。他们还测量了地核的质量，约为2.72× 10 24千克，相当于地球总质量的45%，明显高于地震波法测量的结果，后者估计地核的质量占地球总质量的33%。

巴黎第七大学天文学和宇宙学实验室的天体物理学家韦罗尼克·范·埃勒维克在《自然-物理学》杂志上发表的一篇新闻评论文章中说，这项研究是一个很好的“概念证明”。Van Elewyck没有参与这项研究，他指出，再过10到15年，研究人员可能会使用这种计算方法来探测地球内部。

当然，为了获得更精确的计算结果，科学家们需要更多来自冰立方和其他中微子探测站的数据。这种方法在计算地球质量和探测地球内部特征方面是否比其他方法更有效，还有待进一步研究和验证。这种方法也可以帮助科学家理解地球的所有质量是否都来自普通物质，也许其中一些质量属于避开中微子的物质，比如暗物质。