最新の研究が明らかにする地球の深部の秘密 - 深海の岩石の行方とプレートテクトニクスの謎

地球の深部に迫る新たな発見

地球の科学において、私たちが住む惑星の深部構造を理解することは非常に重要です。近年、明治大学、岡山大学、高輝度光科学研究センター、東京大学といった複数の研究機関による共同研究が、海洋プレートが地球内部にどのように沈み込んでいるのか、そしてその沈んだ岩石がどれだけ深い場所まで達するのかを明らかにしました。

研究の概要

この研究は、明治大学の新名良介准教授と大学院生、さらには他の研究機関の専門家から成るグループによって実施されました。彼らは、海洋プレートに含まれる岩石が深さ約2900kmの「核―マントル境界」まで到達している可能性を示す新しい証拠を得たのです。この境界は、地球の核とマントルの分界線であり、ここまで岩石が到達することはこれまでの研究では困難でした。

海洋プレートは海溝から沈み込み、幾世代もの時間をかけてマントルの奥深くまで運ばれると考えられていますが、その過程を明確に示す証拠が不足していました。今回の研究は、その謎を解く鍵を握っているのです。

SiO2の役割

今回の研究において特に注目されたのは、二酸化ケイ素（SiO2）です。この物質は、地球深部において極めて高い温度と圧力の条件下で物質の結晶構造を変化させる性質を持っています。特に、最深部のマントルにおいては「ザイフェルタイト」と呼ばれる高密度の結晶構造になります。この変化は地震波の伝播に特有の影響を与えるため、地球深部に沈み込む岩石を特定する“目印”となります。

研究チームは、まず高温・高圧の実験を行い、SiO2がどのような条件下でザイフェルタイトに変化するかを明確にしました。その上で、最新の理論計算を用いて実験結果の信頼性を確認し、実際の地球深部で観測されている地震波の速度異常と、実験室で得られた結果を比較しました。

地震波データの解析

彼らは、中央アメリカおよびハワイ周辺で収集した膨大な地震波データを解析しました。これにより、実験室で観測された鉱物の変化がリアルな地球内部での地震波の挙動と一致することを示すことができました。この事実は、沈み込んだ海洋プレート由来のSiO2に富む岩石が核―マントル境界まで到達している可能性を高めるものです。