地球内部を岩石から探る

　地球内部ではマグマやプレートなど様々な物質が活動していることはわかっていますが、その姿はまだ誰も見たことはありません。
　これまでは、地震の伝わり方や、噴火によって出てきたものを細かく調べることによって地下奥深くを推測してきました。しかし、ダイヤモンドを手がかりに地球の内部がどのようになっているのか、直接的に知ることができるというのです。
　研究を進めている、愛媛大学理学部の入舩徹男先生を訪ねました。

　地球内部は卵にたとえられるように、薄い地殻とマントル、そして中心部の核からできています。マントルは地球の体積の８割を占めており、上部マントル、マントル遷移層、下部マントルという３つの連続しない部分に分かれていることがわかっています。
　地球内部の奥深くは高温で超高圧。表面に近い深さ30kmの地殻とマントルの境目でもおよそ1万気圧。深くなるにつれ圧力や温度は増し、地球の中心付近では360万気圧、5000度にも達するそうです。
　

　ダイヤモンドで何がわかるの？？

　ダイヤモンドと言っても、宝石のダイヤとはちょっと趣が違います。大きさおよそ２ミリ。宝石としては最も価値がない、中に混ざり物が含まれているものを用います。
　一般の人には価値がなくても、入舩先生にとっては宝物です。混ざり物の正体は地下のマントルに含まれていた岩石のかけら。高い圧力がかかったままの状態で残っているのです。
　どのようにしてこれらの物質ができたのか、そしてその地下はどうなっているのか調べることで地球の内部の謎の一端が明かされるわけです。

　実験方法　

　入舩先生は研究成果を実験によって確かめようと、地球奥深くの高温・高圧状態を実際に再現する装置「オレンジ1000」と「オレンジ2000」を作りました。直径１mmの穴の中に、上下・左右・前後から均等に油圧で大きな圧力をかける仕組み。最高で40万気圧、地下1200kmの環境を作り出すことができます。

　マントルの主な成分のひとつがカンラン石。このカンラン石の構造は、圧力や温度で分解され、それがマントルの不連続面を作る原因だと考えられていました。
　ところが、先生の実験によってカンラン石に高温と高圧をかけた結果、不連続面よりも60km以上浅いところで分解が起こりました。
　これまで考えられていた遷移層と下部マントルの不連続面の深度、すなわち660kmよりも、60km以上浅いところでカンラン石が分解され、構造変化が起こっていたと考えられるわけです。

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　カンラン石の変化が不連続面をつくっているとは限らず、不連続面のすぐ上側に、カンラン石とは別の物質が存在するかもしれない可能性が出てきたのです。

超高圧実験室。 。 オレンジ色の機械が超高圧実験装置「オレンジ1000」。名前の由来は色がオレンジというのと、みかんの産地愛媛県で生まれた機械だからということです。もとはねずみ色だったとか。 この写真ではわかりませんがここは藪の中にあって、何より蚊が多く、虫除けスプレー、蚊取り線香を炊きながらのロケでした。腕、足はもちろん、唇、眉毛など20ヶ所くらい刺されてかゆかった（^^;）

　研究の行方

　高温で超高圧の条件を実際に作ることで、今までわかっていなかった地球の内部が少しずつわかってきました。これからはもっと高圧、高温を実現できるようにして、より深い部分の状態を調べ、さらには、核は何でできているのか解明したいとおっしゃっておられました。