2017年5月4日木曜日

3_157 核の水晶 4:核内の水素

 ケイ素と酸素という成分が、核の今までの謎を解いてくれそうです。しかし、その謎を解けても、新たな謎がでてきます。科学の宿命でしょうが、次々と謎が湧いてきます。

 前回、核の軽い成分と「新しい核のパラドクス」は、核の液体鉄に溶け込んだケイ素と酸素が結晶の二酸化ケイ素ができ浮き上がることで解決できることを紹介してきました。それでも課題もあります。
 そもそも核ができるときに、どのようにケイ素や酸素を取り込んでいったのか、核形成以降より二酸ケイ素が結晶化していたとすると、どちらかの成分がすでになくなっているはずだ、などの疑問が生まれます。
 地震波の調査は、最近の核を調べているので、現在の核の性質を示しています。となると、核を軽くしている成分として、過去はケイ素と酸素であったものが、現在はどちらかがなくなっているはずです。
 もし地球の形成当初に、ケイ素と酸素を取り込んでいて、現在なくなっているとすると、現在はその候補から降りています。ですから、軽い元素の候補な何かという謎がまたでてくることになります。そして、他にも軽くする成分が核にあることになります。
 謎の成分とケイ素と酸素が、初期の核にあったとすると、初期コアの密度は現在よりかなり軽かったことになります。そしてそれは何か、どうして取り込まれたのかという、まるでふりだしに戻ったようになります。
 もし、今回紹介した一連の報告が正しいものだとすると、核の性質(密度や固体形成)などが、時間とともに進化していることになるはずです。
 では、今の核を軽くしている成分はなんだったのでしょうか。その候補として、水素が挙がっています。東京工業大学の野村龍一さんと広瀬敬さんらは、2014年1月のサイエンス誌に
Low core-mantle boundary temperature inferred from the solidus of pyrolite
(パイライトの固相線から核ーマントル境界の温度の推定)
という報告をしています。核に大量の水素が取り込まれる可能性を示しています。
 野村と広瀬さんの高温高圧実験では、マントルの成分を核ーマントル境界の条件にし、そこで一部溶けた状態をつくり出します。その状態のままSpring8の強力なX線を当てて分析します。この実験で、溶融が始まる温度(固相線、solidus)を正確に決定できました。温度は、約3600Kで、従来より低い温度(600Kほど)であることがわかりました。
 もし現在の軽い成分が水素であるとすると、重量にして外核の0.6%になると見積もられます。量は、その水素をつかって水に換算していくと、現在の海水量のなんと80倍もあるというのです。
 では、そもそも地球が海水の80倍の水を地球初期どのように獲得したのか、そしてどのようなメカニズムに核にもたらされたのか。など、新たな謎がまたできます。一つの謎を解決すると新たな謎でてきます。
 謎が謎を呼ぶ。これこそが研究の宿命でもあり、醍醐味なのです。

・進歩の証・
次々と謎が出てくると時、
本当に真実に迫っているのかどうかという
疑問を感じることもあるはずです。
でも、それでいいのです。
着実な成果の上に次なる謎も、
進歩しているからです。
その謎が、次の研究の目標になるのです。
次々と現る謎は、進歩の証でもあるのです。

・予約発行・
このメールマガジンが発行されている頃は
私は野外調査の真っ最中で、
もはや終盤になっています。
でも、予約配信でマガジンの原稿を用意しておき
発行の予約をしておきます。
2週間先まで予約できます。
このまぐまぐのシステムは
以前は、一週間だったのが、2週間なったので、
調査調査でも休刊することなく発行できるようになりました
ありがたいものです。