数十年前、科学者たちは最初に地震のエコーを利用して地球の深部の地図を作成しました。彼らは、小学校の教科書から覚えているかもしれないタマネギの層を見つけただけではありません.コアとマントルはひびの入った地殻で覆われています.代わりに、彼らは 2 つの巨大な異常の漠然とした輪郭、未知の形が奈落の底からこちらを見つめているのを見ました.
何年にもわたって、より良い地図は同じ塊のような特徴を示し続けました。アフリカの下に群がります。もう1つは太平洋の下にあります。それらは、惑星の溶けた鉄のコアがその岩のマントルと出会う場所に潜んでおり、冥界の巨大大陸のように浮かんでいます.彼らの最高点は、エベレストの高さの 100 倍を超える場合があります。そして、何らかの方法でそれらを地表に持ち出したとしても、神は禁じますが、深さ約 100 キロメートルの溶岩湖に地球全体を覆うのに十分な物質が含まれています。
「それは空に物を持っていて、『あれは月ですか？ 「それは太陽ですか?」いいえ、「それは何ですか?」わかりません!」メリーランド大学の地震学者であるベドラン・レキッチは、次のように述べています。 「それが何であれ、それは地球の進化と密接に結びついています。」
これらの巨大で隠された地震の特徴の最初の謎は、それらが地球のマントルの他の部分とは異なる物質でできているかどうかです. 2 番目:深部にあるこれらのパターンは、どのようにして表面の世界に痕跡を残すのでしょうか?
どちらのケースも解決されていません。しかし近年、多くの地球科学者が、これらの漠然とした形は、惑星の夜明けまでさかのぼる密集したくすぶっている岩の山であると主張し始めています。また、過去 1 年間の複数の研究では、その持続的な影響が、ハワイのような火山のホット スポットにおける長い不可解なパターンの原因である可能性があると主張しています。
「これらは地球上で最大のものです」と、アリゾナ州立大学の地震学者、エド・ガーネロは言いました。 「最近になって、『うわー、これは潜在的に非常に奥が深い』と思い始めました。」
問題の核心
全能の科学イラストレーターが地球を半分にしたとしたら、彼らはまず、私たちが住んでいる薄い地殻を切り開く必要があります。その後、彼らは岩のマントルを通過します。 2,900 キロメートル下、中心部のほぼ中間地点でのみ、核とマントルの境界に衝突します。
地球のその部分をマッピングするために、地震学者は地震によって放出された波を使用します。波が外側に向かってガタガタと音を立てると、通過する物質によって速度が変わります。そのため、彼らは異なる時間に異なる監視ステーションに到着します。 1984 年、ハーバード大学の研究者である Adam Dziewonski は、さまざまな地震のデータを世界地図に初めて統合しました。 2 つのブロブがすぐに現れ、レイア姫のサイド バンのように両側のコアにくっつきました。
これらの地域では、地震波が減速しているように見え、塊が周囲のマントルよりも熱くなっていることを示唆しています。どうすればこれを知ることができますか?岩石は加熱すると膨張します。これにより、緩んだギターの弦を伝わる振動が遅くなるように、温暖な地域では波がゆっくりと伝わると Garnero 氏は言います。
減速波により、これらの機能に正式な名前が付けられました。大規模な低せん断速度州、または LLSVP です。ケンブリッジ大学の地震学者である Sanne Cottaar 氏は次のように述べています。
当初、地球科学者たちは、これらの暖かいパッチを熟考し、彼らの明らかな特徴である暖かさが物語の終わりであると主張しました.
この考え方では、ブロブはほとんどが単なる熱的特徴であると考えられています。時間が経つにつれて、マントルは耐えられないほどゆっくりと沸騰する水の鍋のようにうねります。熱は、マントルがコアに接する底部から発生し、この熱によってマントル内の岩石が噴煙となって舞い上がります。地震学者がブロブをマッピングする場所では、世界最大のホットプルームのクラスターのぼやけたベース領域を見ているだけかもしれません.
このビューでは、ブロブはマントルの残りの部分とほとんど同じもので構成されています。そして、それらの配置は、これらの地域に固有の不気味なものではなく、上からのプレートテクトニクスによって決定されます.沈み込みと呼ばれるプロセスで、地球の地殻の 1 つの構造プレートが別のプレートの下に押し込まれると、沈み込みます。これにより、より冷たい岩石がマントルに送られます。
インペリアル・カレッジ・ロンドンのサスキア・ゴーズ氏によると、過去数億年間、ブロブ領域に沈み込んだプレートはなかったという。 「これらを比較的熱くするのは、冷たい材料がないためです。」
一方、反対側の陣営は、噴煙が高温のブロブ領域から上昇することを疑いません。彼らは、ブロブはそれ自体が特別であると主張しているだけです.
2000 年代半ば以降、地震学者のいくつかのチームが、これらの地域の端をかすめるだけの地震信号を調べてきました。これらの信号は複雑なパターンを示しており、波が比較的鮮明な境界をスキミングしていたことを示しています。これは、ブロブのエッジが温度だけでなく、材料間の遷移を示していることを示唆しています.
このビューでは、ブロブはいわゆる熱化学堆積物であり、明確な化学組成を持つ緻密な岩石の塊です。コアとの長時間の接触により、マントルの残りの部分よりも高温になり、プルームが発生します。
ブロブが別個のものであると仮定すると、それらは古いものである可能性があります。これは、幼い地球の最後の生き残りです。主要な考えの 1 つは、惑星の誕生直後、下部マントル全体がマグマの海だったときに形成されたというものです。パリの高等師範学校（École Normale Supérieure）のニコラ・コルティス氏は、岩石は冷えて結晶化し始めたが、鉄はマグマの海で溶けたままであったと語った。その後、マグマの最後のかすが結晶化したとき、それらは非常に高密度で鉄分が豊富だったため、マントルの底に沈み、ブロブを形成しました.
そこでは、彼らは初期の惑星の最大の大変動を乗り越えていたでしょう。最終的に月を誕生させたテイアと呼ばれる火星サイズの天体との仮説上の衝突です。あるいは、Garnero は、高密度ではっきりとした山は、地球深部に永久に埋葬されたテイア自体の断片でさえあるかもしれないと推測しています。
熱のみの見方では、プレートテクトニクスは世界の真の原動力であり、上昇が起こる場所を決定します。しかし、熱化学パイル陣営は、熱く、重く、安定した塊は、地表の地殻変動システムと何度も何度もやり取りをするだろうと考えている。沈むプレートからの冷たい流れは、愚かなパテのようにブロブを押しのけます。次に、暖かい塊からの上昇熱がプレートを押し戻します。
ホット スポット パズル
ブロブが地球物理学船の操縦にどの程度役立っているかをテストするために、科学者たちはハワイに目を向けました。昨年、研究者はブロブを呼び出して、そこにある 2 つの長年にわたるパズルを解決しました。
最初に、ハワイとエンペラー チェーン、一連の島々と海底の山々について考えてみましょう。このチェーンは、成長を続けるビッグ アイランドから始まり、6,200 キロメートルに及び、ロシアの近くで終わります。地質学者は長い間、チェーンをホット スポットとして説明してきました。太平洋プレートが固定されたマントル プルームの上を滑ると、プルームが新しい火山島を下から押し上げます。
唯一の難点は曲がりです。チェーンの真ん中のピシャリは60度のキンクです。地球物理学者は、プレートの動きがずっと前に変化したために曲がったと考えていました。
しかし、実際にすべてのデータを当てはめるには、チームは今年7月、プルームも移動したに違いないと主張した.そしてそのために彼らはブロブを責めます.
新しい論文の共著者であるロチェスター大学のジョン・タードゥーノ氏は、以前の研究では、ハワイの噴煙が太平洋の塊の端から遠く離れたところから発生した可能性があることを示していた.しかし、マントル内の流れがブロブを変形させ、プルームをそこに引き寄せたのだろう。最終的に、プルームはブロブの端近くに停車します.
ハワイと太平洋のブロブの間のつながりは、別のより広範なパズルを解決するかもしれません.
地球化学者は、ハワイや、サモア、ガラパゴス諸島、アイスランドなどの他のホット スポットの場所からの溶岩が独特の化学的特徴を持っている理由を長い間説明しようとしてきました。たとえば、これらのホット スポットからの溶岩には、比較的高濃度のヘリウム 3 が含まれています。ヘリウム 3 は、太陽系の起源よりも前の原始的な遺物です。科学者たちは、同様に古いと考えられているネオン同位体と、地球が誕生した直後に他の元素の放射性崩壊から形成されたタングステンとキセノンの同位体で同様のパターンを発見しました.
7月、カリフォルニア大学デービス校の地球化学者であるCurtis Williamsが率いるチームは、ホットスポットの下のプルームを流れているマントルまでたどるシミュレーションを発表しました。彼らは、これらのプルームがブロブまで到達し、ブロブに独特の化学的性質をもたらすことを発見しました. 「プルームがマントルのどの部分から来ているにせよ、それは本当に古いものです」とウィリアムズは言いました。
調査結果は、塊が「古代の物質」から作られなければならないことを確認していると、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の地球化学者、ロバータ・ラドニックは述べた。 「とてもエキサイティングな時代です。」
プルームと渦がブロブの周りを渦巻くとき、流れがブロブの物質自体の小さな塊を捉えることがあり、はるか上にあるホットスポット溶岩の奇妙さを説明しています.しかし、より大きな破片が壊れることもあり、これはさらに別の疑わしいパターンに関連している可能性があります.
オスロ大学の Trond Torsvik が率いる研究によると、ブロブは、地球の過去に複数回、数百万立方キロメートルの溶岩が地表ににじみ出た、大きな火成地域と呼ばれる約 20 の地表領域に関連しているようです。開いた傷のように。これらの出来事の多くは、それ自体が、過去 5 億年間で最大の命を奪った大絶滅のような大量絶滅に関連しています。
その相関関係が偶然ではない場合、レキッチは、これらのイベントはブロベットが主要な構造を分断した結果である可能性さえあると推測しています.地表に浮いた場合、それらは巨大で持続的な噴火を引き起こすのに十分なほど岩が溶けるほど熱くなります.その火山活動が気候を変化させ、大量絶滅を引き起こした可能性さえあります。このようなシーケンスが検証された場合、世界の誕生以来埋められた地下構造によって引き起こされる黙示録的な絶滅という究極のアンテディルビウス時限爆弾となるでしょう。
私たちの世界の地図が大きな大陸と小さな島や半島の両方を持っているのと同じように、ガーネロ氏によると、近くで見ると、深部の地下はおそらく見た目よりもゴツゴツしており、2 つ以上のブロブがあるだけです。より小さな熱い物質の塊が主要なブロブから切り離され、他の場所に漂流する可能性があり、島のホット スポットよりも深部マントル内の何かにリンクするのが難しいイエローストーンのような特徴を説明しています。
しかし、ブロブが視界に飛び込んでから一世代経っても、地球科学者は、データが何を意味するかについての測定値とモデルを改良することにまだ行き詰まっています。 「人々の歴史は長く、実際に星を見上げるのは簡単でした」とコタールは言いました。 「下を見下ろすのは、実際には非常に困難でした。」
この記事はに転載されました TheAtlantic.com .
