地球は多くの点でユニークです。しかし、オックスフォード大学の地質学者であるルシア・ペレス・ディアスは、その最も驚くべき目新しさの 1 つは、絶えず顔を変える能力であると考えています。
私たちの惑星の絶え間なく変容するベニヤは、構造プレートと呼ばれる岩の巨大なスラブで構成されています。地殻のウェーハは、地球の上部マントルの上に張り付いています。それらは爪が伸びるのとほぼ同じ速度で漂い、互いにぶつかり合い、互いに滑り落ち、オーバーランして互いの下に潜り込み、分裂します.
プレート テクトニクスがどのように進行したのかはわかりません。また、これらのプレートを移動させる表面下の構造の明確な図もありません。しかし、プレートテクトニクスの理論が最初にまとめられてからわずか半世紀で、この忍耐強いプロセスが全能で遍在していることは明らかです。それは、地球の地質史のすべてのエピソードを結び付ける物語の弧です。
火山岩に隠された磁気コンパスのおかげで、科学者たちは地殻変動のジグソーパズルのピースが何年にもわたってどこにあったかを知ることができます。彼らは、地球の多くの面の破壊と創造を明らかにする美しく息をのむほど正確なシミュレーションでプレートのオデッセイを再現することができます.
しかし、これらのテクトニック タイムトラベルの演習は、何か奇妙なことをもたらします。約 6,700 万年前、最終的に北に向かい、ユーラシアと衝突してヒマラヤを作ったインドの小大陸は、実際に速度を上げました。あたかも他の構造プレートが動き回っているかのようで、インドはジェットパックに縛り付けられていました.
多くの人と同じように、ペレス＝ディアスもインドの行動は独特だと考えていました。彼女の同時代の何人かは、一見納得のいく説明を思いつきましたが、彼女は疑いを持ち続け、より深く掘り下げました.彼女の作品は、ジャーナル Geology に昨年掲載されました 、インドの劇的な加速、過去 1 億年のプレート テクトニクスの最も記念碑的な瞬間の 1 つは、事実上、壊れた時計によって引き起こされた錯覚であると結論付けています。
クォンタ マガジン Zoom で Pérez-Díaz に追いつきました。インタビューは、わかりやすくするために要約および編集されています。
地球表面の構造プレートの動き — 私たちが知る限り、このプロセスが起こる太陽系の唯一の場所 — 山と火山を作り、海盆を掘り起こし、炭素を埋め、埋もれたガスを空に噴出させます。では、その仕組みを理解することは非常に重要ですよね?
ええ、まさに。プレートテクトニクスは、地球上に生命が存在するという事実をほとんど支配しています。海の形成や進化のようなものがあり、それが水の動きを制御し、生命の分布を制御しています。スケールの反対側では、マントル プルーム [かなりの火山活動を引き起こす可能性のある過熱された物質の泉] に関連するこれらの大規模な噴火に絶滅を関連付けることができます。
プレートテクトニクスは、私たちが思っているよりもはるかに多くのことを制御しています。なぜなら、私たちの日常生活では、プレートテクトニクスはあまり注意を払っていないからです。プレート境界の近くに住んでいない限り、地震か火山、またはその両方があります。そうでなければ、わからないでしょう。
構造プレートはどのように動き回るのですか?
私が学校にいたとき、マントルがプレートの移動に大きく関係しているというプレートテクトニクスの概念がありました。対流するマントルがあるので、その上にあるプレートは対流によって移動します。そして、私たちはそれから「まあ、マントルに沈むスラブがそもそも対流を引き起こしているという事実かもしれません」という方向にシフトしました.
1つはボトムアップと呼ばれ、マントルがプレートを動かし、もう1つはトップダウンと呼ばれ、プレートがマントルを動かします。実際には、これはおそらく、お互いを継続させるフィードバック ループのようなものです。
しかし、それだけでは説明できない特定のイベントやプレートの特定の動きがあります。境界が沈み込んでいる方法では説明できない奇妙な振る舞いをしているプレートがあるかもしれません.
これはインドが急いでユーラシア大陸に衝突し、大量の岩石を押しつぶしてヒマラヤ山脈を作ったという話ですよね?急激な加速の原因は何だと考えられていましたか?
プレート テクトニクスの主な原動力の 1 つが沈み込み (1 つのプレートが別のプレートの下の深いマントルに沈み込む) であると仮定すると、どのプレートも、そのスラブが沈む速度よりも速く移動するとは考えるべきではありません。私たちはスラブが沈む速さを知っています。そしてこの場合、インドはより速く動いています。沈み込みが原因ではないので、他に何がありますか?
私たちが地質学で行っていることは、時間と空間で相関するものを見つけようとすることです.同時に、同じ場所で、レユニオンの噴煙が上がっています。
レユニオン プルームとは何ですか?
恐竜の大絶滅の背後にある可能性のある原因の 1 つとして、プルームがしばしば言及されています。プルームは、これらの大規模な噴火と、これらの非常に大量の火成岩の定置の原因でした。それに関連する汚染の種類は、恐竜が少し苦労したことを意味する大気の変化を引き起こしました.
そして、これはインドの動きに影響を与えたのでしょうか?
プルームは、マントルの奥深くから地表に向かって上昇するため、上向きの圧力を及ぼすことが示唆されています。この場合、インドとアフリカの境界線の下に噴煙が上がっています。そこで出てきた仮説は、噴煙が上がってきてドームを作っているというものでした。そして、インドはこのドームの頂上にいることに気付き、下り坂を滑り落ちます。これは、問題に対する素晴らしい、非常にエレガントな解決策だと思います。それが、プルームプッシュ仮説が生まれた方法です。
何かおかしいと思った？
プレートテクトニクスはちょっとつまらない。それは一種の予測可能で段階的なものです。だから、このようなことは私に考えさせます—本当に？私にとって本当に際立っていたのは、インドがこれほど劇的にスピードアップしたということだけではなく、それが短期間であったことです。速度が速くなり、元の状態に戻ります。そして、それは私にとっていつも少し奇妙でした。何かが起こったが、その後完全に消えてしまった?
そのため、プルーム プッシュを支持する証拠の再調査に戻ったところ、まったく異なる結果が得られました。
これは地質学的時間の測定に関係していますよね?私の理解では、海底が火山性の中央海嶺に沿って作られるとき、その瞬間の地球の磁場の向きに固定されます。この磁場はときどき反転します — 磁北が世界の最上部にある場合もあれば、最下部にある場合もあります — そのため、時間の経過とともにバーコードのような磁気パターンが海底の岩に現れます.
単純に言えば、木の年輪のようなものです。年輪の幅が非常に広い場合は、それが急速な成長期であることを示しています。間隔が狭い場合は、成長が遅い時期です。毎年年輪があることを知っているので、木でそれを行うことができます。しかし、これらの磁場の逆転は定期的に起こるわけではありません。ストライプは間隔が狭い場合も離れている場合もありますが、各ストライプが表す時間を知る必要があります。そうでないと、あまり意味がありません.
各ストライプが表す時間はどのようにわかりますか?
地質学的タイムスケールを使用して、これらのバーコード ストライプに年齢を割り当てます。これはおそらく現代の地球科学の最も印象的な成果であり、岩の記録から多くの情報を集めた巨大なカレンダーです。化石を使用したり、岩石を収集して、放射年代測定法を使用して直接年代測定を行ったりする場合があります。そして、その時間を海の縞模様に変換します。複雑なプロセスです。
正確な日付を取得するのは難しいようですね.
年齢が正確にわかる時点がいくつかありますが、その間は補間しています。たとえば、大西洋では、6,500 万年から 5,500 万年前まで、データがまったくなかった時期がありました。
それを改善するために何をしましたか?
何十年にもわたる海洋探査キャンペーンで収集された生の磁気データに戻りました。私たちはデータを再調査し、史上初めて、その短期間の磁気ストライプの幅と間隔をマッピングすることができました.
何を見ましたか?
私たちが関心を持っていたそのわずかな期間、プルームがインドの下に到達する 1000 万年から 1500 万年の間に、その間のプレート速度の最小の変化さえ見ることができました。
私たちの前に他の人が見たように、インドの加速を見ることができました。拡散率に大きなスパイクがありました。しかし、大西洋でも大きなスパイクがありました。また、インドと南極の間、およびアフリカと南極の間でもスパイクが見られます。
すると突然、まったく別の疑問が生じます — プリュームがプレートを押してより速く移動することはできませんが、地球上のすべての中央海嶺が一度に突然加速することを説明できるイベントは何ですか?
それに対する答えは、1つもありません。唯一の説明は、私たちのタイムスケールが間違っているということです。タイムスケールが間違っていれば、それらのプレート速度は間違っていました。
そしてタイムスケールが再調整されたとき、これらの加速 - インドを含む - は消えました。それらは幻想でした。地殻速度の記録は破られませんでした。物事はゆっくりと動きました。
そうですね。
噴煙の強引な力について、これは何を意味するのでしょうか?
プルームプッシュ仮説が出てきたとき、それはエキサイティングなアイデアでした。しかし、それはまた、彼らが説明できなかった地殻変動を調べた他の研究では、近くにプルームがあった場合、突然、ほぼ自動的に、それはプルームに違いないというリンクがあったことを意味しました.私たちは、インド洋がこの種の証拠ではないことを示しました.
プルームはプレートの動きに影響を与えることができますか?たぶん、それらは小さな影響を与える可能性があります。しかし、現在の理解では説明できない何かを見つけたときはいつでも、それをプルームのせいにすることはできません.おそらく、そのリンクを簡単に作成するべきではありません。
おそらく、プレート テクトニクスのパズルを完全に解決するまでには、長い道のりが必要ですよね?
私たちは 50 年前よりも多くのことを知っており、はるかに多くのデータを持ち、より優れたコンピューターを使用しています。しかし、大西洋を例にとると、これは非常に単純です。南アメリカはアフリカにうまく適合しています。おそらく、その地域の 15 つか 20 の異なる再構成を見つけることができ、それらはすべて少しずつ異なって見えます。それがいかに複雑で、プレート運動を正確に再現することがいかに難しいかを示しています。
ですから、間違いなく進むべき道があり、それはエキサイティングです。あなたがすべての答えを持っている分野で働きたい人はいますか?
あなたは惑星規模のなぞなぞを解くのを楽しんでいるようですね。
探偵の仕事に少し似ています。あなたはこれらの小さな破片をすべて集めて、プレートを時間をかけて元の位置に戻そうとしています.そして、それが地球の進化や生命の進化にとって何を意味するのかを考えます。
あなたはいつも地質学者になるつもりでしたか?
4 歳から 21 歳まで、コンサート ピアニストになるための訓練を受けていました。アートをやっていると、常にこういうことがあります。少なくともスペインではそうでした。それで生活することはできません。それで私は地質学を勉強しに行きました。それは私が仕事のためにできることでしたが、私が興味を持っていたことでもありました.
科学を勉強しようと思った子供の頃のことを思い出す人もいます。パズル、手がかりを見つけること、推理小説などが好きだということはわかっていました。そして、科学にはその大きな要素があるので、それは常にそこにあったと思います.しかし、私にとって、私がどこに行き、どこにたどり着いたかを本当に形作ったのは、何よりも人々です。彼らが何をしているかについてもっと知りたくなるような人を見つけることです。あなたは自分の道を歩みますが、彼らの影響を受けています。
ほとんどの人が科学について考えるとき、数学、物理学、化学、生物学を思い浮かべます。なぜ地質学ではないのですか?
子供の頃、恐竜や火山について学びます。そして、何もないギャップがあり、大人として、石油とガス産業が世界を汚染していることを心配します.しかし、他のすべてはどうですか？そのギャップにやって来て、惑星がどのように機能するかを示すその一人がいるという幸運が必要です。そうしないと、決して遭遇しない可能性があります。
生計を立てるために地球を研究したいと考えている人々に何を伝えますか?
あなたが言われることはたくさんありますが、それは本当にあなたに染み込んでいますが、それは真実ではありません.これは本当に有害です。そうでなければ、成功したキャリアはありません。」道は一つではなく、それに従わなければたどり着けない。そこにたどり着くには無数の方法があります。
