地球深部の謎に迫る！海底岩石の新たな発見に関する研究

地球深部の謎に迫る新発見

最近、明治大学理工学部を中心とする研究チームによって、深さ約2900kmの核―マントル境界付近に海洋プレート由来の岩石が到達している可能性を示す新たな証拠が明らかになりました。これは地球内部における物質の循環や熱輸送、さらには地球の進化に関して新しい視点を提供するものです。

研究の背景

地球の表面では、海洋プレートが海溝から内部へ沈み込んでいます。これまで、そうしたプレート由来の岩石が長い時間をかけてマントルに運ばれることは知られていましたが、それが核―マントル境界まで到達することを直接証明するのは難しかったのです。今回、研究チームは高輝度光科学研究センターや東京大学などと連携し、さまざまな観測手法を駆使してこの問題に挑みました。

研究の手法と成果

まず研究グループは、沈み込んだ海洋地殻に多く存在する二酸化ケイ素（SiO₂）に着目しました。SiO₂は、地球深部の高圧下で特有の結晶構造に変化し、特に最深部では「seifertite（ザイフェルタイト）」と呼ばれる高密度の構造に変わることが知られています。この変化により、地震波がどのように伝わるかに特徴的な影響を与えるため、地球深部に沈み込んだ岩石を探す「目印」となるのです。

研究では、高圧環境を実現するためにレーザー加熱ダイヤモンドアンビルセルという装置を利用し、最大78GPa、6000Kという超高温・高圧条件を再現しました。その結果、SiO₂がどの条件でseifertiteに変化するのかを非常に精密に決定しました。そして、膨大な地震波形データと照合することで、実験室で観測された鉱物の変化が実際の地球深部で観測される地震波速度異常と一致することを確認しました。

地震波観測による証拠

地震波の観測も本研究の重要な部分です。研究グループは独自の波形インバージョン法を用いて中央アメリカ地域の地震波速度構造を調べ、そこで得られたデータと実験結果をもとに、沈み込んだ岩石が核―マントル境界近くに存在することを示しました。この結果は、地球深部における物質の循環を解明する手がかりとなるでしょう。

また、今回の研究では、実験結果、理論計算、観測データの三つの手法を組み合わせることの重要性が再認識されました。この多面的なアプローチにより、地球内部の様子をより正確に理解できるようになると期待されています。

地球深部の未来に向けて

今回の研究を通じて明らかになった海洋プレート由来の岩石が核―マントル境界にまで到達している可能性は、地球内部の熱と物質のやり取りがどのように行われているのかを理解するための鍵となります。これにより、地球の進化や地質活動に新たな光が当てられることでしょう。

この成果は英国のNature系列誌に掲載され、その意義が広く認識されることが期待されます。今後も研究の進展が楽しみです。

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