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2014年1月25日 (土)

地球の中心には大量の水素、水に換算して誕生時の水は今の80倍だった!

東京工業大学の広瀬教授らの研究グループは、高輝度光科学研究センター、海洋研究開発機構と共同で、地球コアに大量の水素が存在することを実験で突き止めました。このことは、46億年前に地球が誕生した直後には今の海水の80倍にあたる量の水があったということになります。つまり、惑星形成時に地球は大量の水(海水の80倍)を獲得しましたのですが、その大部分がコアに取り込まれたことを意味します。

 

地球は地表から内部に向かって「地殻」「マントル」「外角」「内核」と層状の構造をしています。核は鉄とわずかな不純物からできているらしいと言います。地球は深さ2,900kmを境に、岩石で構成されるマントルと鉄合金で構成される液体コア(外核)に分けられています。下部マントルは固体であることから、マントル物質の融解温度は下部マントルの温度に上限を与えます。さらに、マントル直下に位置する外核の温度もそれ以下である必要があります。一方、外核は液体であるため、その温度はコア物質の融解温度よりも高い必要があります。鉄合金の融解温度はその不純物組成に大きく依存することが知られており、外核の温度はその化学組成を制約します。このように、マントル物質の融解温度を知ることは、地球深部の温度構造および化学組成の推定に大きな役割を果たします。しかしながら、融け始めの温度を超高圧下で決定することが技術的に困難であったため、マントルの融解温度はこれまで過大評価されていました。

 

研究チームはダイヤモンドを使った特殊な装置で、地球深部の超高圧の環境を再現し、合成したマントル物質をレーザー光で加熱し、何度で溶け始めるかを大型放射光施設スプリング8で観察したそうです。その結果、マントトルの溶ける温度は、外核の近くでは約3300度と判明したそうです。実際のマントルは溶けていないため、外核最上部の温度は3300度以下になります。この温度は従来の見積もりより約400度低かったそうです。

 

不純物として水素が含まれると温度が下がることが分かっており、計算から外核の中には水素が約0,6%含まれると結論づけられました。水に換算すると今の海水の約80倍に当たるそうです。当時、地球はマグマの海に覆われており、水を作る水素は核に取り込まれた可能性が高いと言い、地表に残されたわずかな水が海になったと言います。広瀬教授は「海と陸、そして生命の起源の解明につながる成果だ」と話しています。

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