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2024-09-04 19:24:52
探検する
私何年も古い家に住んでいて、ようやく鍵のかかった地下室に入ることができたら、世界中のあらゆるものが作られている魔法の工房を発見するだろう。最近、地質学者がついにマントルをはっきりと見ることができたのは、まさにそんな感じだった。マントルは、大陸の表面から約20マイル下に広がる地球の中間層である。先月、国際研究チームが、これまでで最も長いマントルのコアサンプルの分析結果を発表した。 科学。
地球の体積の 80 パーセントを占めるマントルは、地球の特性にとって基本的なものです。すべての地殻の岩石、そして私たちの骨を含むそれらから派生したすべてのものの起源は、そこから溶け出したマグマに遡ることができます。私たちの大気は、火山から噴出するマントルガスによって継続的に再生され、その後藻類や植物によって処理されます。マントルの動きは、地表でのプレートの移動速度も決定し、大陸の移動、山脈の形成、地震の発生を引き起こします。海底では、海水がマントルの割れた岩石に深く浸透します。これにより、メタンなどの化合物が生成され、太陽光がなくても奇妙な微生物の生態系が支えられます。これは、生命の起源を知るための窓となる可能性があります。
マントルは研究対象として捉えにくいものであるため、特定の地質学的プロセスによってマントル岩石が地表に運ばれることがあるのは幸運なことである。たとえば、ハワイの緑砂のビーチは、マントル由来の鉱物カンラン石の結晶で覆われている。噴火した溶岩流がこれらの結晶を運び上げ、その後浸食と風化によって分離した。
しかし、ハワイのグリーンサンドは素晴らしいが、その下にあるマントルの眺めは限られている。ニューファンドランドやオマーンのような古代の山脈では、大陸が衝突し、その間に海洋リソスフェアが挟まれた結果、マントルの岩石の板が海面上に押し上げられている。しかし、そのような場所では、地殻変動によって地形が覆い隠される可能性があり、マントルの融解物がどのようにして地表にたどり着いたのか、あるいは水がどのようにして海底下の深い岩石に浸透したのかを明らかにできる可能性がある。
マントルを直接採取するには、科学者はマントルまで掘削する必要があるが、陸上の掘削孔が大陸の下のそこまで到達したことはこれまでなかった。地殻が薄い海洋でさえ、深海での掘削の難しさ（ドリルビットを交換する必要があるときに海底の小さな穴の上に船を静止させておくことなど）により、長く連続したコアサンプルを採取する試みは妨げられてきた。
昨年、10カ国と24以上の機関を代表し、国際海洋科学発見計画の資金提供を受けた船上研究チームが北大西洋の中央大西洋海嶺近くの調査地へ出発したことで状況は一変した。ここは断層によってマントル岩が海底近くまで押し上げられた場所だ。この場所は「ロストシティ熱水フィールド」と呼ばれる海底湧出域からそう遠くない。ここでは、この世のものとも思えない白い方解石の尖塔が海底から200フィートもの高さまでそびえ立っている。ロストシティ近くで長さ180フィートのテストホールを掘削した後、船上チームはこれまでで最も深く連続したマントルの掘削コアを採取した。長さは約4分の3マイルで、これまでのどのサンプルよりも6倍以上長い。直径は比較的ちっぽけで、わずか2.5インチしかないこのサンプルは、生スパゲッティのようなものだ。
すべての地殻の岩石、そして私たちの骨を含むそれらから生成されたすべてのものは、その起源をマグマまで遡ることができます。
コアの採取が成功したのは、研究船ジョイデス・レゾリューション号の掘削員と技術スタッフの専門知識によるもので、彼らは何十年もの経験を生かして、掘削速度、休止時期、悪天候への対処方法をその場で判断したと、論文の共著者であるスーザン・Q・ラング氏は言う。 科学 マサチューセッツ州ウッズホール海洋研究所の論文執筆者兼科学者。 「硬い岩石のサンプル採取は信じられないほど難しく、失敗率も非常に高い」と彼女は言う。「これは驚くべき技術的偉業だ。」
このコアは上部マントルの働きに関するパラダイムを覆すものではないが、これまで推測することしかできなかったマントルの過程をより鮮明に浮き彫りにした。おそらく最も劇的な発見は、海水がこれまで考えられていたよりはるかに深いところでマントルに浸透し、岩石を蛇紋岩に変化させているということだ。英国カーディフ大学の地球化学者ヨハン・リッセンバーグ率いる研究者らは、酸素を豊富に含む水は最上部にしか達していないものの、コアの底部でも上部と同じくらい多くの蛇紋岩を発見した。これらの発見は、岩石地球と海水の境界が想像していたよりもはるかに明確に定義されていないことを示している。マントルの岩石と水は、相互作用を通じて両方とも変化する。地球規模で見ると、海底の岩石を通る水は地球全体の海洋化学に影響を与え、それが生物圏に大きな影響を与えている。
もうひとつの驚きは、コアのすべての部分で、蛇紋岩化したゾーンが予想以上に複雑な形状をしていたことだ。平面の亀裂に沿った単純なものではなく、変質した岩石の網目状のネットワークだった。コアサンプルはまた、長い期間にわたってマントルに浸透した流体の明確なエピソードの証拠を示しており、これが変質したゾーンの迷路のような性質の一因となっている可能性が高い。これらの発見は、この惑星を特別なものにしているのは水だけではなく、むしろその水と固体の地球との絶え間ない密接な相互作用こそが私たちの故郷の世界を特別なものにしているという考えを強調している。水、岩石、そして生命は常に会話を交わし、元素とエネルギーを交換し、際限なく反応し、再結晶化し、再創造している。
海水にあまりさらされていないコアの部分にも秘密が隠されていた。研究チームは地殻の下の岩石のマグマ起源の記録を読み取ることができ、地球のプレートテクトニクスシステムの代表的なプロセスの一つである海底拡大の解明に新たな光を当てることができた。大西洋中央海嶺は世界規模の火山割れ目の連鎖（地球最長の山脈）の一部で、新しい玄武岩質の海洋地殻が一斉に噴火し、海盆が年に数センチずつ広がっている。新しいコアは、マグマが微細な亀裂の複雑なネットワークを通って浸透する可能性を示唆しており、溶岩がいくつかの明確な導管を通って地表に上昇するという従来の概念に疑問を投げかけている。これは、自然の仕組みに関する私たちのモデルがほぼ常に単純化されすぎているということを改めて思い起こさせるものだ。詳しく調べれば調べるほど、複雑さが増すのだ。
歴史的なコアの回復に影を落としているのは、国際海洋探検計画が縮小され、深海掘削を可能にした愛すべき船ジョイデス・レゾリューション号が退役するという発表だけだ。これは、地球の魔法の地下工房への扉が開かれたままであることを願っていた地質学者にとって、苦い驚きだった。 
リード画像: Rost9 / Shutterstock
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#地質学者が地球のマントルから史上最大のサンプルを採取