地球の奥深くに 2 つの巨大な塊が潜んでいますが、その理由は何でしょうか?

火山と地震は地球の最もダイナミックで興味深い力の一つだが、その起源は依然としてやや謎に包まれている。プレートテクトニクスは、約45億年前、火星ほどの大きさの物体が地球に激突した宇宙衝突の結果である。新しいコンピューターモデリング研究によると、この衝突で地球内に奇妙な塊が残り、それがプレートテクトニクスを作った可能性があるという。この新しい仮説は、5月7日にGeophysical Research Letters誌に掲載された研究で説明されている。

この謎の塊は何ですか?

1980年代、地球物理学者たちは地球の中心近くの深部で、大陸ほどの大きさの異常な物質の塊を初めて2つ発見した。塊の1つは太平洋の下にあり、もう1つはアフリカ大陸の下にある。どちらも月の2倍の大きさである。それらは非常に大きいため、地球の表面に置いた場合、地球の周囲に約60マイルの厚さの層を形成することになる。

正式には大規模低速度領域（LLVP）として知られているこれらの領域は、周囲のマントルとは異なる割合の元素で構成されている可能性が高い。2023年にネイチャー誌に掲載された論文では、これらの領域は、月を作ったのと同じ大規模な衝突で地球に衝突したテイアと呼ばれる古代の惑星の残骸であると提案されている。この研究は、テイアの大部分が私たちの若い惑星に吸収され、LLVPの塊を形成したことを示唆している。残った破片が月を形成した。

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「この月には衝突前の地球とテイアの両方を代表する物質が含まれているようだが、地球に残っているテイアの残骸は、地球内部の数十億年にわたる力学（例えば、マントル対流）によって『消去』され、均質化されていると考えられていた」とアリゾナ州立大学の天体物理学者でネイチャー誌の研究論文の共著者であるスティーブン・デッシュ氏は声明で述べた。「これは、地球内部、つまり核とマントルの境界に、テイアの明確な『破片』がまだ存在しているという主張を裏付ける初の研究だ」

この研究では、これらの塊自体が地球のプレートテクトニクスを形成し、生命の繁栄を可能にしたと仮定している。

非常に古い鉱物の新たな見方

この新しい論文はその研究に基づいている。コンピューターモデリングを使用して、研究者らは、テイアとの衝突から約2億年後、海中に沈んだLLVPの塊が地球内部の高温の噴煙の形成を助け、地表を破壊した可能性があると結論付けた。この噴煙は平らな地殻を突き破り、沈み込みと呼ばれるプロセスで円形の岩板が沈み込むことを可能にした。

研究チームによれば、地球最古の鉱物がジルコン結晶であり、40億年以上前に沈み込み、プレートテクトニクスに貢献した可能性がある理由を説明できるかもしれないという。

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「巨大衝突は月の形成の原因であるだけでなく、もしそうだとすれば、地球の初期条件も設定したことになる」とカリフォルニア工科大学の地質学者で研究の共著者であるチアン・ユアン氏はワシントンポスト紙に語った。

このモデルは、衝突の結果、プレートテクトニクスではなく地球の地殻全体の再循環が起こったかどうかなど、外部の地質学者に多くの疑問を投げかけた。このプロセスは、数十億年前に私たちの姉妹惑星である金星で起こった可能性がある。また、一部の科学者によると、地球化学的な矛盾がいくつかあり、惑星衝突理論全体に疑問を投げかけている。

プレートテクトニクスは本当に生命にとって必要なのでしょうか？

プレートテクトニクスは財産と生命の両方に破壊的な影響を与える可能性がありますが、一部の科学者は、プレートテクトニクスが地球の炭素循環の維持に役立っていると考えています。このプロセスにより、微生物、植物、鉱物、動物、地球の大気の間で炭素が移動します。宇宙で 4 番目に豊富な元素である炭素は、地球上の DNA やタンパク質などの複雑な分子を形成することもできます。これらの炭素の構成要素により、地球上の生命が可能になります。

しかし、昨年ネイチャー誌に掲載された別の研究では、地球上に最初の生命の痕跡が現れた約39億年前には、地球上でプレートテクトニクスは起こっていなかったと推測されている。

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「生命が最初に誕生したと考えられている時代にはプレートテクトニクスは存在せず、その後も数億年にわたってプレートテクトニクスは存在しなかったことがわかった」とロチェスター大学の古地質学者ジョン・タルドゥーノ氏は声明で述べた。「私たちのデータは、生命を宿す太陽系外惑星を探す場合、その惑星が必ずしもプレートテクトニクスを持つ必要はないことを示唆している」

明らかなのは、生命が地球上でいつ、どのように、なぜ最初に出現したのか、そしてプレートの移動がどのような役割を果たしたか、あるいは果たさなかったかという疑問に対する具体的な答えは、今後も残るだろうということだ。