地球の「心」の謎を探る

地球の高密度の鉄核は、地球の他の部分よりもゆっくりと回転している可能性があります。画像出典: 英国「ニューサイエンティスト」ウェブサイト

科技日報記者 張家新

私たちの足元の大地の奥深くには何があるのか​​？

実際、人類は広大な宇宙について知っていることよりも、地球の内部について知っていることの方が少ないのです。地球の表面から地球の中心まで移動すると、その距離は約 6,500 キロメートルになります。これはアメリカのボストンからフィンランドのヘルシンキまで旅行するのと同じ距離ですが、横断するのははるかに困難です。 「真下に行く」ことが地球の中心の方向を探索することを意味するとすれば、人類が実際にこの方向に歩いたのはわずか 12 キロメートル、つまり距離のわずか 0.2% に過ぎません。この深さまで掘られた穴は、ロシアの有名なコラ井戸です。

現在、科学者たちは、私たちの足元にある地球を理解するために他の方法とデータを使用し、その情報を地球内部について開発したモデルと照合することを考えています。

おそらく、地球内部について収集できる最も重要なデータは、地震によって発生した地震波が地球をどのくらいの速さで伝わるかということだ。どの層と交差するかに応じて、波は異なる速度で移動します。このデータを使用することで、科学者たちは地球の「内なる心」に関する新たな知見を得た。

ロシア人形？地球の核の最深部で鉄球が発見される

地球の従来の断面図では、その内部は地殻、マントル、外核、内核の 4 つの層に分かれて示されています。しかし今、地理の教科書は再び書き直さなければならないかもしれない。

2月21日に英国の科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載された地球科学研究によると、地球に最内核があるかどうかという疑問について新たな理解が提示された。地球上のロシア人形構造には、未知の第5層、つまり「最内核」があるという。

研究者らは、地球の内核は半径約650キロの鉄球である可能性があると指摘した。本体とその外殻は鉄ニッケル合金とその他の微量元素で構成されています。

オーストラリア国立大学地球科学部の科学者たちは、現在の検出器からのデータを調べ、地震によって生成された地震エネルギー波が地球内部を伝播する際に異なる到達時間を測定した。彼らは初めて、これらの波が地球の直径全体を最大5回往復するのを観測した。これらの波は、半径約650キロメートルで内核の外層から分離した、これまで考えられていたものとは異なる実体の存在を明らかにした。研究者たちは、その内部界面は内核の成長における急速な変化を反映している可能性があると考えている。

地球の核はもう回転していないのですか？速度低下の謎はまだ解明されていない

今年、ネイチャー・ジオサイエンス誌に発表された研究は広く注目を集め、一部のメディアでは「地球の核の回転が止まった！」と宣伝されたほどだ。これは非常に「劇的」に聞こえ、私たちの惑星が「脱線」しようとしているように思えますが、実際はそうではありません。それは、地球の核の動的な性質を人々に理解してもらうことに役立っているだけです。

北京大学の研究では、繰り返し発生する地震波の伝播経路を利用して、地球の内核の動きを推測した。研究者たちは、2009年頃に地球の内核の自転速度が一定期間遅くなり、地球の表面と同期して回転していたことを発見した。現在、地球の内核の速度は地球の表面の速度よりも遅れている。

研究者たちがデータを調べてみると、1970年代初頭にも同じことが起こっていたようだということがわかった。これはおそらく、地球の内核が70年周期で加速と減速を繰り返しながら前後に振動していることを示している。この変化は、1 日の長さ (地球の自転) のわずかな変化 (1 秒の何分の 1 か) として現れます。つまり、ある意味では、コアは「回転」しているのではなく「振動」しているのです。

マントルは溶けているのでしょうか？アセノスフェア研究における新たな発見

地殻の下にはマントルがあります。地殻と上部マントルが一緒になってリソスフェアを構成します。リソスフェアの下には固体だが柔軟なアセノスフェアがある。曲がって流れます。熱い岩石が地球の深部から地表に上昇すると、マントル内で対流が発生します。高温の岩石の一部は、中央海嶺やその他の地殻境界の下で溶けます。溶融岩（マグマ）が存在する場合、地震波は「液体」を通過する際に速度が遅くなる傾向があります。

2月6日にネイチャー・ジオサイエンス誌に掲載された別の研究によると、テキサス大学オースティン校が率いる研究チームが地震データを使ってマントルの状態を調べ、地殻の下に部分的に溶けた岩石の新しい層を発見した。これは地球のプレートの動きを説明する新たなアイデアをもたらすと期待されている。

研究者たちは、この岩石層が地表から約150キロメートル下にあり、アセノスフェアの一部であることを発見した。

一部の見出しでは「溶岩層」や「潜む隠れた溶岩層」といったフレーズが使われていたが、それは必ずしも事実ではないとディスカバー誌は報じた。研究で提案されている地層は部分的に溶融しており、大部分は固体である可能性が高いが、周囲にかなりの量のマグマが散在していることを意味する。研究者らはどの程度かは明らかにしていないが、おそらくこの層の20パーセントは液体の岩石だろう。