一个全球范围的中微子探测器网络正在创造一个前所未见的视角，展示了为地球构造热引擎提供动力的放射性元素。位于中国广州附近的JUNO实验预计将在今年报告其首次地球中微子探测结果。JUNO合作介绍在一个深达2公里的实验室中，一台起重机将探测器技术人员Matt Depatie通过舱口降入一个充满约7000吨超纯水的白墙洞穴中，水在光照下呈现出像刮水器液体一样的蓝色。"落实了！"Depatie通过无线电说道，当他踏入等候在下面的充气筏时。通常，这个洞穴是地球上最黑暗的地方之一，但今天由于维护而被照亮，我们得以一睹其真容。我透过舱口窥视Depatie，他正在划着小艇检查沉没的实验装置。他正在检查一个房屋大小的探测器，旨在捕捉一些物理学上最难以捉摸的粒子：中微子。这就是SNO+中微子实验，埋藏在加拿大萨德伯里一座Creighton矿的Snolab地下物理实验室中。SNO+由一个亚克力球体组成，内衬近10000个敏感光探测器，充满780吨油性液体闪烁体，受到能量粒子照射时会闪烁。围绕设备的水和上方的岩石为探测器提供了来自宇宙辐射的屏蔽，使得较少见的粒子相互作用的闪烁得以显现。我们整个下行之旅的目标就是保持绝对的黑暗，甚至超越可见光谱。当我们沿着主轴下降并走过一条岩石隧道到达实验室时，我们的身体和衣物上积聚了微量的放射性氡尘。进入主实验空间之前，我们脱下矿工服，洗澡，更换成电蓝色的工作服和头网，以减少随身携带的污染。"这些淋浴不是为你准备的，"Depatie在我们更换时说道，"而是为了科学。"左侧的Matt Depatie帮助维护SNO+探测器，该探测器重复使用了1999至2006年间进行的SNO实验的部件。詹姆斯·迪尼因如此极端的条件是必要的，当你试图捕捉幽灵时——在这种情况下，幽灵可以帮助揭示深藏于地球内部的秘密。放射性行星中微子是所有具有质量的粒子中最丰富的。但它的质量极小：仅为电子质量的百万分之一。由于如此微小的质量和中性电荷，这些粒子几乎与其他物质不相互作用。每秒有数万亿个中微子——其中大部分来自太阳——穿过我们的身体，但经过数年的追踪实验，如SNO+，研究人员仅捕获到了几万到几百万次闪烁。更难以捕捉的是地球中微子——在数十年的探索后，科学家们只检测到了几百个。地球中微子是在加热行星内部的过程中产生的。这种热量在驱动地幔中岩石流动中发挥了重要作用，塑造了从板块构造到地球磁场的一切。它来自两个主要来源：行星形成时剩余的热量，以及地幔和地壳岩石中铀、钍和钾的衰变产生的热量。如果没有第二个来源，地球早已冷却，成为一个构造上死去的行星。SNO+实验位于地下深处，在2公里的岩石下免受宇宙射线的影响。图片由Leo Duquette/SNOLAB提供。在计数地球中微子时，物理学家可以直接测量地球的关键热源元素。"这是我们所做的唯一专注于地球的事情，"来自安大略省女王大学的粒子天体物理学家Ryan Bayes（SNO+项目成员）说。"我们所做的其他事情更专注于我们从宇宙其他地方收到的东西。"在2005年，由日本的Kamland仪器首次检测到地球中微子。2009年，意大利的Borexino探测器报告又捕获到几十个中微子。到2025年11月，SNO+报告了其首次检测，将观察到的地球中微子数量增加了约50。SNO+的探测结果特别的原因在于实验位置：这些是西半球首次测量到的地球中微子，提供了对地球放射性内部的新视角。对于解释这些实验结果仍然存在重大不确定性，但研究人员的最佳估计表明，每个站点测量的地球中微子通量是不同的。"这可能是地幔并不均匀的第一个线索，"来自女王大学的粒子天体物理学家Mark Chen以及SNO+的合作领导表示。地球化学家常规上假设放射性元素均匀分布在地幔中，因为流动的岩石应该会将所有物质混合在一起。