2025 年 11 月，加拿大一座地下 2 公里的实验室报出一条消息：他们第一次在西半球捕捉到了来自地球内部的中微子。加上这次新增的约 50 个信号，人类几十年来总共只收集到几百个这样的粒子——少到可以装进一个抽屉，却可能改写我们对脚下这颗行星的全部认知。
这些粒子来自地幔深处。它们没法被看见、没法被挡住，每秒钟有数万亿个无声无息地穿过你的身体。而它们携带的信息，是地球内部放射性元素的分布图——这是钻探、地震波、任何其他手段都给不了的。
地下两公里，追捕最害羞的粒子
先认识一下这个捕手。SNO+ 实验藏在加拿大萨德伯里一座矿井的深处，一个被 7000 吨超纯水包裹的丙烯酸球体里，装着 780 吨油状液体。这种液体被高能粒子击中会闪光，球壁上的近万个光探测器负责捕捉这些转瞬即逝的亮光。
为了不让任何杂光干扰，人类在这里做了近乎偏执的隔离。记者探访时，下井的工作人员要先洗澡、换掉矿服、穿上蓝色连体服和发网——不是怕弄脏实验室，是怕身上沾的放射性灰尘混进信号。一位技术员说得直白：「淋浴不是给你洗的，是给科学洗的。」
图：地下 2 公里洞室里的 SNO+ 球形探测器，2025 年 11 月在此报告西半球首次地中微子探测。来源：Quanta Magazine / Leo Duquette, SNOLAB
中微子（neutrino，几乎不与任何物质反应的亚原子粒子，有质量粒子中数量最多的一种）是所有粒子里最难抓的。它的质量只有电子的百万分之一，又不带电，绝大多数物质对它来说像空气一样透明。太阳每秒向地球倾泻无数中微子，穿透人体就像光线穿过玻璃，SNO+ 这类探测器运行几十年，捕获的总闪光也只有几十万次。
地球的热，来自一场持续的核衰变
为什么要费这么大劲抓这种粒子？因为地球是一台靠放射性「烧」着的机器。
地幔里的岩石之所以流动、大陆之所以漂移、磁场之所以存在，靠的是地球内部的热。这股热有两部分来源：行星形成时留下的余温，以及铀、钍、钾三种元素在地幔和地壳岩石中持续衰变放出的热。后者的份额至今说不清——可能只占一小部分，也可能占了一半，中间的差距相当于几万座核电站同时运转的功率。
中微子正是这场衰变的副产品。铀、钍、钾每衰变一次，就放出一个中微子。别的探测手段都会被 2900 公里厚的岩石挡在门外，只有中微子能一路穿透到地表，把地幔深处的信息原样带出来。数清楚它们，就等于直接称量地球内部的产热元素。用研究者的话说，这是「唯一聚焦地球本身」的实验——其他所有中微子实验看的都是宇宙。
三个探测器，三种读数
人类第一次抓到地中微子（geoneutrino，来自地球内部放射性衰变的中微子）是 2005 年，日本的地下探测器 KamLAND 开了先河。2009 年，意大利的 Borexino 又捕获了几十个。2025 年 11 月，加拿大的 SNO+ 加入战局。
真正的新闻不在数量，在差异。意大利的读数很高，日本的读数很低，加拿大介于两者之间。如果地幔是均匀的，三个地方的读数应该差不多——但传统地球化学恰恰假设地幔均匀，因为流动的岩石理应把一切都搅匀。
读数对不上，就有了第一个可疑点：地幔可能并不均匀。更巧的是，中微子产出最旺盛的区域，大致对应地震学家早就绘出的两个巨型异常体——一个在非洲下方，一个在太平洋下方，都是大陆大小的热密物质团块，学界管它们叫 LLSVP（大型低剪切波速省，地震波经过时明显减速的区域）。
分拣幽灵：怎么知道它来自地幔
麻烦在于，中微子不会自报家门。探测器里每秒都有各种粒子路过，识别地中微子是一场严格的排除法：能量太高的不要，螺旋度不对的不要，核电站反应堆放出的不要，地壳浅层岩石产生的也不要——最后剩下的，才可能来自地幔。
每一步排除都带着误差。尤其麻烦的是地壳贡献：探测器周围几百公里内的岩石放射性，是最大的干扰源，而每个实验地点脚下的地质又各不相同。SNO+ 的科学家甚至要为 18 亿年前一次巨大撞击留下的盆地单独建模。
所以现在下结论还太早。三个实验的差异，可能反映了地幔的真实不均，也可能只是各家算法不同。研究者自己都谨慎：「意大利人对吗？日本人对吗？都对？还是哪里出了问题？」
更大的探测器，和一张未来的海底网
转机已经在路上。中国江门的地下 700 米处，JUNO 探测器装了 2 万吨液体闪烁体，2025 年 8 月已开始运行，预计今年晚些时候交出它的第一份地中微子读数。它的体量是前辈们的几十倍，第一年捕获的地中微子，预计比 KamLAND、Borexino、SNO+ 几十年加起来的还要多。
图：中国 JUNO 探测器内壁布满金色光电倍增管，2025 年 8 月已开始运行。来源：Quanta Magazine / JUNO Collaboration
更远一步，科学家设想把探测器沉到海底。远离大陆岩石、头顶是薄而均匀的洋壳，干扰会降到最低，测到的就几乎是纯粹的地幔信号。这个方案被提出几十年，造价估计要数亿美元，至今没有政府掏钱——但提出者正在中国寻找机会，那里已经给好几个大型地球科学项目开了绿灯。
给地球做 CT 这件事，才刚刚按下快门。目前我们只有三四个「像素点」，每个还带着不小的噪点。但随着 JUNO 入列、更多读数累积，地幔的化学地图会一点点清晰起来——而那张地图，决定了我们脚下这颗行星是如何保持「活着」的。
参考链接：
- Quanta Magazine 报道：Neutrinos From Deep Inside Earth Provide a New Picture of the Mantle
