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2011年7月18日 (月)

地熱の半分は原始熱で、残り半分は放射性物資の崩壊熱だった!

東北大を中心とする国際研究チームが地球内部から飛来する素粒子ニュートリノの観測を通じて始めて研究成果が発表しました。それによれば、地球の内部で生じている熱の半分は地球が形成された頃の約40億年前に発せられた原子の熱の名残であることを突き止めたのです。あとの残り半分は地中の放射性物質が自然に崩壊する際に出す熱ではないかと考えています。今まで地熱の由来は様々な仮説があったそうですが、観測で確認したのは初めてのことだそうです。こうした観測結果は、地球の形成や進化の過程を解明するのに役立つ成果だとしています。

チームは岐阜県飛騨市神岡町の高山の地下1000メートルにある装置「カムランド」でウランやトリウムが崩壊するときに、熱といっしょに放出する地球ニュートリノを観測し、2002年から09年までの間の7年8ヶ月間に、106個の地球ニュートリノを捉えたのです。ニートリノはほとんどの物質をすり抜けるため、放射性物質が地球深くあっても存在量や分布の推定が可能なのだそうです。計算したところ、これだけの数の地球ニュートリノが観測されるために必要な放射性物質の崩壊にともなう発熱は、計21兆ワットとなり、地熱といえば地震や火山活動を引き起こす原動力となっていますが、これまでの世界各地の掘削調査で、地球全体の地熱は計44兆ワットとされていたので、地熱のほぼ半分だったことがわかったのです。

チームは宇宙のチリが集まって地球が形成される際に、重力で押しつぶされた中心部が高温となって生じた原子の熱が、地球の半分として残っていると結論付けました。このほかにも原子の熱を巡っては半分近くが残っているという今回の結論に近い説や、すでに冷え切って地熱は全て放射性物質の崩壊熱によるとする説もあるそうです。いろいろな説がありますが、今回の地球ニュートリノの測定で地球内部の発熱量がかなり正確に推定されたことは大きな意義があるとしています。今回の観測結果で今も地球が徐々に冷えていることがはっきりしたわけで、地球内部から出てくる他の元素のデータと付き合わせれば、内部でどのような対流運動をしているのかなど、新たなことがわかるかもしれないと言っています。そして今後、地球がどれくらいのスピードで冷えていくのかも、はっきりするのではないかと期待されています。

カムランド とは、東北大学大学院理学研究科付属ニュートリノ科学研究センターによる反ニュートリノ検出器です。カミオカンデの跡地につくられたもので、カミオカンデやスーパーカミオカンデとは違った検出方法により、より低いエネルギーのニュートリノを検出することができるのです。宇宙由来のニュートリノ観測は勿論のことですが、反ニュートリノの検出を目的にしています。これは、地球内部において生じているであろう核分裂反応によって生じているニュートリノを観測することによって、地球の熱生成モデルを検証することが目的なのです。

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