古代科学史掲示板 - 1659068637

74：管理人：2018/07/27(金) 19:53:54: Re: 巨大隕石の衝突と惑星の肥大化
平さん、さっそくお返事ありがとうございます！

重力差によって、生物の体長が伸縮する可能性ですが、確かに骨密度など、かならずしも体長が２倍になったからといって、そこに働く重力が半分だったとは言い切れないかもしれませんね。

実際に、重量が体長に影響するとするならば、地球の極地方に住む人と、赤道に住む人との身長差が出てこないといけませんね。

確かに、実は北欧人のように、北方人のほうが大柄で、同じコーカソイドでも赤道に近いイタリア人は、低身長になるとうこともあるようです。

一般的には、寒冷適応で、北欧人は大きな体をもち、熱を外に逃がさないようになったと言われていますが、はたしてそうなのかも課題です。

それで、下記のサイトでは、

「北極に近いフィンランドのヘルシンキの重力加速度(物体を自由落下させたとき、重力によって生じる加速度。)は9.819m/s2、赤道に近いシンがポールの重力加速度は9.781m/s2となります。

100kgのもので計算すると9.781(赤道)÷9.819(極地)= 0.996=99.61％となり、極地で100kgのものが赤道では99.61kgとなり差が390gということになります。」
/shimoeda/bbs?M=JU&;JUR=https%3A%2F%2Fwww.aandd.co.jp%2Fadhome%2Fproducts%2Fkeiryo_kiki%2Ftech_info_8.html

とあります。フィンランドの平均身長が180cmだったとすると、シンガポールでは179.28cmにならないといけないのですが、実際は北欧人とイタリア人との間では７cm前後、南北で相違があるようです。

それで、重力差が0.05％違うと、180cmの人が173cmへと身長が伸縮する、つまり、4％相違が生じるという仮定で考えてみると、40％相違が生じるためには、0.5％の重力差が必要になりますね。

それで400％ならば、5％、4000％つまり40倍の大きさならば、50％重力が小さくなる必要が出るでしょう。

そうすると、恐竜がトカゲクラスにまで縮小化をするためには、地球の重力が２倍にならないといけないということになるでしょうか。

あくまで仮説ですが、平さんのおっしゃるように、巨大惑星が衝突して重力が２倍になれば、恐竜サイズの生物は、トカゲクラスにまで縮小する・・といったことも想定しうるかもしれませんね・・・。

ただ、そんなわずかな重力差が、はたして生物の体長の伸縮にそこまで影響するのかが課題ですね。

こちらに、ラットなどをもちいて、人工的に重力をかけたときの骨密度や大きさの変化についての報告があります。
/shimoeda/bbs?M=JU&;JUR=https%3A%2F%2Fwww.jstage.jst.go.jp%2Farticle%2Fbiomechanisms%2F5%2F0%2F5_KJ00004275030%2F_pdf

確かに、重力が大きくなると体格が小さくなるように見えますね。１G増えると、0.2kg小さくなる・・ようなグラフでしょうか。

ちょっと何とも言えない結果ですが、保留しておきましょう。

それで、太陽系の惑星成立過程ですが、平さんのトーナメント説とは、私の推論は少し異なっていて、会報でもしるしましたように、地球の大きさと金星のそれとがほぼ同じであるように、惑星のサイズそのものは、ある一定の大きさにしかならない、プランク定数に基づく質量規定の法則があると考えています。

それゆえに、火星と月と水星、冥王星も似たようなサイズになるのですが、同じサイズでもそれぞれ質量が大きく異なっており、そのサイズにあわせるかのように、骨密度とでもいうべき質量密度が変化していく過程を論じました。

だから、結論からいくと、地球にいくら巨大天体がぶつかっても、サイズは変わらず、その質量密度のみが変化していくのですね。その密度限界がくれば、ジャイアントインパクト説でないですが、月のようなものを地球から放出して、そのサイズを維持するわけです。

ジャイアントインパクト説
/shimoeda/bbs?M=JU&;JUR=https%3A%2F%2Fja.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E3%2582%25B8%25E3%2583%25A3%25E3%2582%25A4%25E3%2582%25A2%25E3%2583%25B3%25E3%2583%2588%25E3%2583%25BB%25E3%2582%25A4%25E3%2583%25B3%25E3%2583%2591%25E3%2582%25AF%25E3%2583%2588%25E8%25AA%25AC

この説で興味を引いたのは、月が地球から分離して仕上がるまでに１ヶ月もかからないという見方があることです。

これは平さんもご指摘のとおり、そのほとんどが液体である場合、すぐに完全球形へと変化することは、重力的にみても妥当でしょう。そして平さんご指摘のように、その表面に卵の殻ができて、陸地となる・・。

現在の月はかなり固体化しているようですが、地球のほうは、まだ液体の塊とみてよいですね。半熟卵とか、お餅のたとえはグッドです！

つまり、その液体の球が、あるサイズを超えると、それを維持できなくなる、ここに重力と遠心力、組成成分同士の結合力などの要素が加わってくるはずです。

仮に平さんご指摘のような半径３０００kmサイズの天体が、６５００万年前に地球に衝突したと仮定する場合、おそらくは、その一部は地球に取り込まれて、他の部分は放出されて月になったのではないでしょうか。

それで地球の密度は以前よりも大きくなる一方で、月の密度は以前の地球の密度に近いものとなる。

ただし、月のサイズにも先のプランク定数関連の規定サイズにならなければいけないので、若干の密度差が生じる可能性を感じますね。

先のジャイアントインパクト説のwikiによれば、現在の地球は5.52g/cm?、月は3.34g/cm?とのことで、元々の地球の密度が後者の月密度だっとすると、元の地球には、その地球と同じくらいのサイズの惑星が衝突しないと、今の地球密度にはならないかもしれませんね。

それで、次の記載が重要です。

地球には無色鉱物に富んだ花崗岩などの岩石からできている大陸と、大陸より暗い色でより金属に富んだ有色鉱物に属する玄武岩などの岩石からできている海という窪地があるのである。この構成の違いに加えて、水の存在が地球に広範囲に渡る活発なプレートテクトニクスを存在させることになった。さらに地球の自転軸の傾きと初期の自転の速さも、いわゆるジャイアント・インパクトによって決まったと考えられている。

この花崗岩がどこからきたのかが課題なのですが、プレートテクトニクスによるマグマ由来ということになっているようですね。下記のwikij記載参照ください。

花崗岩はおそらく完新世を除くあらゆる地質年代にわたって地殻に貫入してきた。世界的には先カンブリア時代に生成したものが多いようだが、日本では茨城県日立市のカンブリア紀のものが最も古く、中生代に生成したものが最も広い面積を占める。日本の地表では、阿武隈高地、関東北部、飛騨山脈、木曽山脈、美濃高原、近畿地方中部、瀬戸内海から中国山地、北九州などに広く分布している。

このように花崗岩はごくありふれた存在だが、太陽系の地球以外の岩石天体にはほとんど見出されない。花崗岩の形成に水の関与が必要で、海の存在する地球でのみ花崗岩が大量に作られてきたものと考えられている[2]。

地下深部で形成された深成岩のうち下記2条件を満たすものを指す。主成分が石英と長石で、他に10%程度の有色鉱物（黒雲母等）を含み、全体的に白っぽく見えるもの。有色鉱物の含有量が多い（約30%）ものは閃緑岩の範疇に入る。なお、花崗岩と閃緑岩の中間的な性質を持つ岩石は花崗閃緑岩 (granodiorite) と呼ばれる。
????成分中にナトリウムとカリウムの含量が少ない非アルカリ岩質であること。アルカリ分が多くなると石英が減って角閃石が多くなり、閃長岩と呼ばれる。

花崗岩は大陸や島弧などの陸地を構成する岩石の中では非常に一般的なもので、各地で見つかる。花崗岩の英語名 granite の語源は、ラテン語で種子や穀粒を意味する granum である。数mm径の結晶が寄り集まった粗い粒子構造から命名された。

花崗岩の平均密度は通常2.75g/cm3付近であるが、産地や品種によっては1.74g/cm3から2.80g/cm3に及ぶ

/shimoeda/bbs?M=JU&;JUR=https%3A%2F%2Fja.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E8%258A%25B1%25E5%25B4%2597%25E5%25B2%25A9

ここで、日本では、カンブリア紀の生成が想定されている件は注目すべきかもしれません。約5億4200万年前から約4億8830万年前までとされますね。

カンブリア紀では、先カンブリア時代に形成された海洋が地球上のほぼ全てを覆い尽くす。海中では様々な種類に至る海洋生物が現れ、中でも三葉虫等の節足動物が繁栄し、藻類が発達した。
/shimoeda/bbs?M=JU&;JUR=https%3A%2F%2Fja.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E3%2582%25AB%25E3%2583%25B3%25E3%2583%2596%25E3%2583%25AA%25E3%2582%25A2%25E7%25B4%2580

あわせて、海洋底を構成する玄武岩についても考えていく必要がありそうです。

玄武岩は地球表面で最も一般的に見られる岩石であるが、その生成する場所を列記する。玄武岩質溶岩は流動性が高く、高い火山で噴火した場合遠くまで流れて溶岩流となり、平坦な場所で噴出すると平らな台地を形成する。

????海嶺 - プレートテクトニクスでは、海嶺は新しいプレート（リソスフェア）が生成されるところと説明されている。地下深部から上昇してきたマントルが減圧融解をおこし、それによって生じた玄武岩質マグマが海洋底を形成する。海嶺で噴出する玄武岩マグマは枕状溶岩となる。すなわち、大洋の底は全て玄武岩（枕状溶岩）である。例えば、海嶺が地上に出ているアイスランドの火山はほとんど全部玄武岩質である。海嶺で生じる玄武岩は中央海嶺玄武岩（英語版） (MORB) と呼ばれる。
????ハワイなどのホットスポット火山。
????伊豆大島、富士山などの島弧上の火山。沈み込む海洋プレートからウェッジマントルに水が供給され、融点が下がることによって玄武岩質マグマが形成されると説明されている。
????デカン高原のように非常に大量の玄武岩が地表に供給されることがある。プルームテクトニクスでは、地下深部の高温マントルの塊が上昇してきて（マントルプルーム）、比較的短期間に大量の玄武岩質溶岩を噴出させたと説明されている。このタイプの噴火を洪水玄武岩と呼び、形成された地形を溶岩台地という。

/shimoeda/bbs?M=JU&;JUR=https%3A%2F%2Fja.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E7%258E%2584%25E6%25AD%25A6%25E5%25B2%25A9

すこし整理して考えていく必要がありそうですね。