地球の中心核は6,800℃と高温ですが、急速に冷えています。熱はすべて失われてしまうのでしょうか？

空に上がるのは簡単だが、地に降りるのは難しい。人類は今や地球を離れて宇宙へ行き、無人探査機を遠い宇宙に送り込むことができるようになったが、地球の内部を掘削する方法はないようだ。

ソ連はかつて人類史上最も深い掘削を行い、12,262メートルに達したが、地球の地殻の平均深度は17キロメートル、最も深いところでは70キロメートルに達する。これは、人間が地殻を突き破ることすらできないことを意味し、地殻は地球の構造の中で最も薄い部分であり、地球の半径のわずか0.26％を占めるだけです。しかし、人間は地球の内部構造を直接見ることはできませんが、地震波を利用するという間接的な方法を通じてそれを理解することはできます。

地震波は長距離にわたって伝播しますが、その伝播速度は物質の密度によって大きく異なります。この特徴を利用することで、地球内部のさまざまな部分の構造特性を推測することができます。

これらの特徴を踏まえて、地球の構造を外側から内側に向​​かって地殻、マントル、核に分け、核は外核と内核に分けられます。地殻は固い岩石で構成され、マントルは溶融状態にあり、中心にある核は鉄とニッケルで構成されています。この判断は、核内を伝播する地震波の速度が鉄媒体内の速度に最も近いために行われます。

地球の中心核の温度は非常に高く、外核は約4500℃から6000℃に達し、内核は6100℃から6800℃に達することがあります。

内核の温度は外核よりも高いですが、外核はゆっくり流れる液体物質であるのに対し、内核は固体です。これは、物質の融点が圧力の影響を受けるためです。圧力が高くなるほど、融点は高くなります。内核は極度の圧力下にあるため、融点が大幅に上昇し、固体の金属物質が形成されます。地球の内部はなぜこんなに熱いのでしょうか?一方では、地球形成の初期段階における隕石の衝突によって引き起こされ、他方では、地球内部の放射性物質の崩壊によって引き起こされます。しかし、放射性物質の崩壊は徐々に減少し、地球内部の熱は徐々に失われていくため、地球はゆっくりと冷えていきます。

地球内部は主に2つの方法で冷えます。 1つは熱伝導で、核からの熱がマントルを経由して地殻に伝わり、さらに表面に伝わります。しかし、このようにして放出される熱は非常に限られており、地球の熱放散は主に熱対流に依存しています。

マントルは年間最大 10 センチメートルの速度で対流することができ、一方、液体の外核は年間約 10 キロメートルの速度で対流することができます。しかし、液体の外核とマントルの間には混合対流は発生しません。マントルは、より冷たい表面に向かって対流しながら岩石プレートを形成し、地殻の弱い部分に遭遇すると火山噴火で放出されます。

最近、スイスの科学者たちは、核とマントルの接合部に「ブルケライト」と呼ばれる鉱物があることを発見した。

この鉱物は熱伝導率が高く、核からマントルへの熱伝達を促進する中間物質として働くと考えられます。さらに、冷却後、ブリノライトはカルシウムとチタンからなる鉱物に変わります。この鉱物の熱伝導率はブリノライトよりも高いです。この鉱物が増加し続け、熱伝導の媒介物質としてブリノライトに取って代わると、地球内部の熱伝導がさらに加速されることになります。つまり、地球の冷却速度はこれまで予測されていたよりも速い可能性がある。

地球内部が冷えたら何が起こるでしょうか？

地球内部が冷えると対流は消滅します。鉄ニッケル材料の対流がなければ電流は発生せず、電流がなければ磁場も発生しません。磁場の保護を失うと、太陽風はすぐに地球の大気を吹き飛ばしてしまいます。大気の保護がなければ、地球上の生命は紫外線やさまざまな宇宙放射線に直接さらされることになります。しかし、あまり心配する必要はありません。地球内部の冷却速度が加速し続けても、それは数十億年後のことだろう…