地球の中心に関する新たな秘密：地球の奥深くに「内核」が隠されているのか？

皆さんもご存知のとおり、地球は地殻、マントル、外核、内核の4つの層に分かれています。しかし、つい最近、オーストラリアの科学チームは、地球の内核の鉄構造に変化があり、核から650キロ離れたところに「境界線」があることを発見しました。これは、地球の内核が二重層構造であり、現在知られている内核の中に「さらに内側の内核」が存在することを示しています。この研究結果が認められれば、地球の中心部深くに小さな構造物が埋まっているということになります。 「内核」は地球の真の中心核である可能性がある。もちろん、この核にはまだ発見されていない構造が存在する可能性もあります。これは、地球上の人間の教科書を書き直す必要があるかもしれないことを意味します...

これまで、科学者たちは地震や火山噴火などの地質活動のデータを用いて地球の最深部を研究し、地球内部に最深部核構造があることを突き止めてきたが、関連するデータは常に曖昧なままだった。従来の方法とは異なり、今回オーストラリアの科学チームは「検索アルゴリズム」を使用した。研究者らは、国際地震学センターが数十年にわたって収集した地震波が地球を伝播するのにかかる時間に関するデータを使い、何千もの「地球の中心領域」モデルを追跡し、照合した。彼らは独自のアルゴリズムを使用して、地球の中心核の深さ、つまり地球の半径の範囲は変化していないものの、地球内部の波の方向に54度の角度の変化があり、高速波の方向が軸と平行になっていることを発見しました。この小さな変動は、内部に隠れた構造があることを示しています。鉄の構造のわずかな変化は、地球の進化の最初の数年間、つまり約 45 億年前に、劇的で未知の出来事が起こったことを示唆しています。この出来事の正確な詳細は謎のままだが、地球の内核に関する科学者の理解に新たな一片を加えるものとなった。

科学者による最新の研究によると、地球の構造はこれまで考えられていた4層ではなく5層であるはずだ（画像提供：Visual China）

研究チームによれば、地震波が核を通過すると変化し、鉄の構造の微妙な違いが明らかになるという。科学者らは、世界各地、特に地球の両極における地震の分布と受信地点の制限により、多くの干渉要因とギャップがあり、関連データが完全ではなく、結論の確実性が低下していると指摘した。しかし、彼らはこの重要な発見に自信を持っている。なぜなら、彼らの結論は、地球の最も内側の核の異方性、つまり物質の組成の違いが地震波の特性を変える仕組みについての他の研究と一致しているからだ。次に、さまざまな波動場ソースからの重ね合わせたデータを含む、地球の相関波動場を調査します。これにより、発信源と受信機の分布が限られていることから、地球深部の構造に制約されることなく、地球の内核に関する理解を深め、地球の内部運動をより詳細に描写し、地球の進化に関する理解を深めることができます。

コラ掘削孔は地下12,262メートルの深さまで掘削された。

物理学者は、地球の磁場の形成と安定性は地球の内核に関係していると考えています。彼らは地震によって発生する衝撃波を研究・分析し、地球の核の構造を計算します。地球の核は固体の内核で、月の体積の2/3に相当し、その主成分は鉄です。地球の中心核の高温では、鉄の温度は太陽の表面の温度とほぼ同じですが、重力によって生じる圧力によって鉄は液体になりません。外核はマントルの下、固体の内核の上に位置します。液体の鉄とニッケルで構成されており、厚さは約2,200キロメートルです。外核の温度は、内側に向かって約 44 度から内核の近くでは 6 度まで上昇します。外核の温度、圧力、組成の違いにより、溶融金属に対流が発生します。冷たい物質は沈み、熱い物質は上昇するため、固体になるのに十分な圧力がかからず、液体のように見えます。内核は液体の鉄が冷え続けるにつれて固体となり、その最大深度は 6,370 キロメートルに達します。非常に硬く、極めて高い圧力下で結晶化した固体鉄ニッケル合金で構成されています。地球の中心核の圧力は350万気圧に達し、温度は摂氏6,000度に達することがあります。このような高温高圧の条件下では、内芯材料の特性は、高温高圧の長期的作用下では樹脂やワックスのように可塑性がありますが、短期的な力に直面すると鋼鉄よりも硬くなります。

今回、科学者たちは地球の内核が「入れ子人形」構造であることを発見した。最も内側の核である「内核」は、内核全体の直径の約半分の直径を持つ、異なるタイプの未知の構造です。それは地球の中心核から650キロメートル離れており、温度は5000度を超える固体の鉄です。他のコア層に比べて大きな異方性があります。外核の鉄の結晶は南北を向いていますが、「内核」の鉄の結晶は東西を向いています。つまり、その物質は異なるタイプの結晶化パターンを持っている可能性があるということです。

これまで、地球の内部状態に関する「実質的な」研究は行われておらず、地球の活動に基づいて大まかな区分を行うことしかできません。地球の「内核」の発見は私たちの日常生活に大きな変化をもたらすことはないかもしれないが、科学者にとっては地球や他の類似の惑星の形成をより深く理解するための大きな一歩であり、地球の内核がどのように進化したかについてある程度の情報を説明することができる。例えば、地球の歴史を通じて内核の変形の程度は大きく変化した可能性があり、そこには地球の進化に関する重要な情報が含まれている可能性があります。

科学者は地球内部についてどのように学んだか

科学者が地球の内部構造をこれほど明確に理解できる理由に戸惑う人もいるかもしれません。私たちには地球の内部構造は見えないのに、科学者の言うことはなぜ真実なのでしょうか?彼らはただランダムに推測しているだけなのでしょうか?超音波検査や CT スキャンを受けたことがあるなら、これは非常に明らかになります。この装置は、密度の異なる物質を通過する際の波の方向と速度の変化を測定することで、体の内部をマッピングし、腫瘤やしこりを検出することができます。地球内部でも同じことが言えますが、地球上で CT スキャンを実行するには、より強力な地震波が必要になります。幸いなことに、あらゆる地震の詳細なデータを忠実に記録する地震計が世界中にあります。これらのデータを分析、研究し、さまざまなコンピューター モデルを構築することで、科学者は地球内部のさまざまな構造や地球がどのような物質でできているかを垣間見ることができます。