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2025-12-26 06:11:00
約46億年前の地球は、今日私たちが見ているような穏やかで青い世界とはまったく似ていませんでした。宇宙からの繰り返しの強力な衝撃により、惑星の表面と内部は乱流の溶融状態に保たれました。地球の大部分は地球規模のマグマの海で覆われ、その温度は液体の水が生存できないほど極端でした。この若い惑星は、海や生命を育むことができる場所というよりは、燃え盛る炉に似ていました。
しかし現在では、地球の表面の約 70% が海洋で覆われています。この溶融した初期段階から大部分が固体の惑星への移行に水がどうやって耐えたのかは、科学者たちを長い間困惑させ、数十年にわたる研究の原動力となってきた。
深く隠された水 内部 惑星
中国科学院広州地球化学研究所（GIGCAS）のZhixue Du教授が主導した最近の研究は、新たな説明を提供している。研究チームは、地球のマントルが冷えて溶けた岩石から結晶化する際に、大量の水がその深部に蓄えられていた可能性があることを発見した。
その結果は、 科学 12月11日の地球深部の水貯蔵についての科学者の考え方が変わりつつある。研究者らは、地球のマントルに最も豊富に存在する鉱物であるブリッジマナイトが、顕微鏡で見ると「水の入れ物」のように機能することを示した。この能力により、初期の地球は固化するにつれて大量の水を地表の下に閉じ込めることができた可能性があります。
研究チームによると、この初期の水の貯留は、地球が敵対的で燃えるような世界から生命を維持できる世界に変化する上で重要な役割を果たした可能性があるという。
極端な条件下での貯水テスト
以前の実験では、ブリッジマナイトは少量の水しか保持できないことが示唆されていました。ただし、これらの研究は比較的低温で行われました。この問題を再検討するために、研究者たちは 2 つの大きなハードルを克服する必要がありました。彼らは、地表下 660 キロメートル以上で見られる強烈な圧力と温度を再現する必要があり、また鉱物サンプル中の極めて微量な水分を検出する必要があり、中には人間の髪の毛の幅の 10 分の 1 よりも薄く、水分が数百 ppm しか含まれていないものもありました。
これらの課題に対処するために、チームはレーザー加熱と高温イメージングを組み合わせたダイヤモンドアンビルセルシステムを構築しました。このカスタム設計のセットアップにより、温度を最大 4,100 °C まで高めることができました。マントル深部の状態を再現し、平衡温度を正確に測定することで、研究者らは、鉱物が水分を吸収する方法に熱がどのような影響を与えるかを調査することができました。
高度なツールが隠れた水を明らかにする
GIGCAS の高度な分析設備を使用して、科学者らは極低温三次元電子回折や NanoSIMS などの技術を適用しました。中国地質科学院地質研究所の LONG Tao 教授と協力して、アトムプローブ断層撮影法 (APT) も導入しました。
これらの方法は共に、顕微鏡の世界では超高解像度の「化学 CT スキャナー」や「質量分析計」のように機能しました。このアプローチにより、研究チームは小さなサンプル内で水がどのように分布するかをマッピングし、水がブリッジマナイト自体の中に構造的に溶解していることを確認することができました。
予想よりはるかに湿った深層マントル
実験により、水分配係数によって測定されるブリッジマナイトの水を捕捉する能力は、高温で急激に増加することが明らかになりました。地球で最も熱いマグマオーシャンの段階では、新しく形成されたブリッジマナイトは、科学者がかつて信じていたよりもはるかに多くの水を蓄えていた可能性があります。この発見は、下部マントルはほぼ完全に乾燥しているという長年の仮定に疑問を投げかけるものである。
これらの結果を使用して、チームは地球のマグマオーシャンがどのように冷えて結晶化するかをモデル化しました。彼らのシミュレーションは、ブリッジマナイトが極度の熱の下で非常に効率的に水を保持するため、マグマオーシャンが冷えた後、下部マントルが固体地球内で最大の水の貯留場所になったことを示唆している。このモデルは、この貯水池が以前の推定よりも 5 ～ 100 倍大きくなり、総水量が今日の海の体積の 0.08 ～ 1 倍になる可能性があることを示しています。
深層水が地球の進化をどのように形作ったのか
この深く蓄えられた水は、単に閉じ込められたままではありません。代わりに、それは地球の内部エンジンの「潤滑剤」として機能しました。マントル岩石の融点と粘度を下げることで、水は内部循環とプレートの運動を促進し、地球に長期的な地質エネルギーを与えました。
#地球はどのようにして地球規模の地獄に耐えたのか #私たちの足の下にある秘密の水の貯蔵庫