地球の隠された山々の探索

それは南極では眩しい夏の日でした。 サマンサ・ハンセンは、凍ったまつげを通して、特徴のない風景を瞬きした。上も下も同じ白い壁、そして地面が空に継ぎ目なく溶け込んでいた。 気温約マイナス 62 度 (-80 度) という方向感覚を失った状況の中で、彼女は雪の中で適切な場所を特定し、鋤を取り出しました。

ハンセンがいたのは大陸の荒涼とした内陸部だった。クルーズ船ツアーのような比較的穏やかで絵のように美しい南極大陸ではなく、地元の野生動物さえほとんど襲わない過酷な環境だった。 アラバマ大学とアリゾナ州立大学のチームの一員として、彼女は隠された「山」山脈、つまりこれまで探検家が足を踏み入れたことのない、太陽の光が当たったことのない山々を探していました。 これらの山々は地球の奥深くに発生します。

それは 2015 年で、研究者たちは地震観測所を設置するために南極にいました。地震観測所は、地球の内部を研究できるようにする装置で、雪の中に半分埋もれていました。 チームは合計 15 基を南極各地に設置しました。

彼らが明らかにした山のような構造物は、まったく神秘的です。 しかし、ハンセン氏のチームは、これらの超低速ゾーン (ULVZ) がほぼ遍在している可能性が高く、世界中のどこにいても、足元のはるか下に潜んでいる可能性があることを発見しました。 「私たちが調べたあらゆる場所で、ULVZ の証拠を見つけました」とハンセン氏は言います。 問題は、それらが何なのかということです。 そして彼らは私たちの惑星の中で何をしているのでしょうか？

謎の歴史

地球の奇妙な内部の山々は、惑星の金属核と周囲の岩だらけのマントルの間の臨界点で発生します。 ハンセン氏のチームが指摘しているように、この突然の変化は、固体の岩石と空気の間の物理的性質の変化よりもさらに劇的なものである。 それは地球の地質学に影響を与えると同時に謎に満ちており、何十年にもわたって専門家を興味をそそってきました。

「コアとマントルの境界」は地球の表面から数千キロ離れていますが、その計り知れない深さと私たちの世界の間には驚くべき量の交流があります。 それは古代の海底の一部の一種の墓場であると考えられており、地殻に超高温の高速道路を作ることによって、ハワイなどの予期せぬ場所に火山が存在する背後にある可能性さえあります。

地球深部の山脈の物語は 1996 年に科学者たちが中央太平洋のはるか下にある核とマントルの境界を調査したときに始まりました。 彼らは、大規模な地面を揺るがす現象（通常は地震ですが、核爆弾でも同じ効果が得られる可能性があります）によって発生する地震波を研究することでこれを行いました。 これらの波は地球を直接通過し、地球の表面の他の場所、時には波が始まった場所から 12,742 km (7,918 マイル) 以上離れた場所にある地震観測所によって検出されることがあります。 さまざまな物質による波の屈折など、波が通過する経路を調べることで、科学者は惑星内部の X 線のような画像をつなぎ合わせることができます。

研究者らが25の地震によって発生した波を調べたところ、核とマントルの境界にあるギザギザの部分に到達すると、不可解にも波が減速することがわかった。 この広大な別世界の山脈は非常に変化に富み、いくつかの頂上はマントルまで 40 km (24.8 マイル) 伸びていました。これはエベレストの 4.5 倍の高さに相当します。 一方、他のものは高さわずか 3 km (1.7 マイル) でした。

それ以来、同様の山が核の周囲の散在する場所に潜んでいるのが発見されています。 中には特に巨大なものもあり、1 つのモンスターの標本はハワイの下 910 km (565 マイル) にわたる一帯を占めています。

しかし今日に至るまで、それらがどのようにしてそこにたどり着いたのか、またそれらが何でできているのかは誰も知りません。

地球の地殻の大部分は玄武岩でできており、これが神秘的な地球深部の山々の背後にある物質である可能性もあります (クレジット: Getty Images)

一つの考えは、山脈は地球の白熱核に近いために過熱された下部マントルの一部であるというものです。 マントルは 3,700 度 (6,692 度) に達することがありますが、これは比較的穏やかで、核は原子を曲げるような最高温度 5,500 度 (9,932 度) に達する可能性があり、太陽の表面の温度とそれほど遠くありません。 コアとマントルの境界の最も熱い部分が部分的に溶けている可能性があることが示唆されており、地質学者はこれをULVZと見なしている。

あるいは、地球深部の山々は、周囲のマントルとは微妙に異なる素材で作られている可能性もあります。 信じられないことに、それらは深部に消え、最終的には数億年かけて沈下して核のすぐ上に定着した古代の海洋地殻の残骸である可能性があると考えられています。

これまで地質学者は、手がかりを求めて 2 番目のパズルに注目していました。 地球深部の山は、他の謎の構造物、つまり巨大な塊や大きな低せん断速度領域 (LLSVP) の近くで見つかる傾向があります。 存在するのは 2 つだけです。アフリカの下にある「トゥゾ」と呼ばれる不定形の塊と、太平洋の下にある「ジェイソン」として知られるもう 1 つです。 それらは真に原始的なものであり、おそらく数十億年前のものであると考えられています。 繰り返しになりますが、彼らが何者であるか、どのようにしてそこにたどり着いたのかは誰も知りません。 しかし、それらが山に近いということは、それらが何らかの形でつながっているという信念につながりました。

この関連性を説明する 1 つの方法は、実際、すべては地殻プレートが地球のマントルに滑り落ち、核とマントルの境界に沈むことから始まったということです。 その後、これらはゆっくりと広がり、さまざまな構造物を形成し、山と塊の両方の痕跡を残します。 これは、どちらも古代の海洋地殻、つまり玄武岩と海底の堆積物の組み合わせで、激しい熱と圧力によって変形したものであることを意味します。

しかし、南極の下に地球深部の山脈が存在することは、これに矛盾する可能性があるとハンセン氏は示唆する。 「私たちの調査地域である南半球のほとんどは、これらの大きな構造物からかなり離れています。」

極寒のクエスト

南極地震観測所を設置するため、ハンセン氏とチームはヘリコプターや小型飛行機で適切な場所に飛び、腰ほどの深さの雪の中に機器を設置した。一部は海岸近く、居住ペンギンの好奇の視線の下、他の場所は内陸部だった。

最初の結果が得られるまでに数日しかかかりませんでした。 この機器は地球上のほぼどこでも地震を検出できます。「十分な大きさであれば、それを見ることができます」とハンセン氏は言います。そして、その可能性はたくさんあります。 米国国立地震情報センターは、世界中で毎日約 55 件の地震を記録しています。

地球深部の山脈の特定は以前にも行われていましたが、南極の下にある山脈を確認した人は誰もいませんでした。 それは、謎の塊のどちらの近くでも、最近プレートが落ちた場所の近くでもありません。 しかし、チームが驚いたことに、サンプリングしたすべての場所でそれらが見つかりました。

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以前は、山は塊が占めている場所の近くに点在していると考えられていました。 しかし、ハンセン氏の研究結果は、それらが地球の核の周りを包み込む連続した毛布を形成している可能性があることを示唆している。

この考えを検証するには、さらに多くの調査が必要になるでしょう。南極での調査が行われる前には、コアとマントルの境界のわずか 20% が確認されていました。 「しかし、私たちはそのギャップを埋めたいと考えています」とハンセン氏は言い、それはより小さな構造物を識別するための新しい技術の開発にも依存していると説明する。 一部の地域では、ULVZ 構造は山というよりも細い台地に似ているため、層全体をまだ見ることはできません。存在するとしても地震計には表示されません。

しかし、山が実際にそれほど広範囲に広がっている場合、それはそれらが何でできているか、そしてそれらがより大きな塊の構造とどのようにつながっているかの両方に影響を与えるでしょう。 山ほどの大きさの小さな地殻プレートの残骸が、本当に大きな塊から遠く離れたところに散乱したのだろうか?

私たちが何を発見したにせよ、南極の極寒で異質な風景が、地球深部の奇妙で超高温の山々への手がかりを私たちに与えてくれたのは奇妙にふさわしい。

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