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宇宙

209：荷主研究者：2009/12/30(水) 00:35:34: http://www.kahoku.co.jp/news/2009/12/20091221t13013.htm
2009年12月21日月曜日　河北新報
原始地球の深部に「重いマグマ」存在　東北大で模擬実験

　地球深部にかつて、従来の予想よりも著しく重いマグマが存在していた可能性があることを、東北大大学院理学研究科の村上元彦准教授（比較固体惑星学）と米イリノイ大の研究者が模擬実験で導き出した。原始地球表面を覆っていたマグマの海から、地球構造が変化していく歴史をひもとく上で、貴重な要件の一つになるという。

　地球の地下約３０００キロの圧力は１４０ギガパスカルで、地上気圧の１４０万倍という超高圧力の世界となっている。直接調べることはできず、マグマの主成分の一つ、二酸化ケイ素のガラスを模擬物質に使って実験した。

　平行に置いた２個のダイヤモンドの間に、髪の毛の太さよりも細いガラスを設置し、両側から締め付けることで超高圧状態を作り出した。装置は手のひらに乗る大きさだが、今回は約２０７ギガパスカルまで再現できた。

　超高圧状態にしたガラスにレーザー光を当て、横波の伝わる速度を測定。圧力が１４０ギガパスカルを超えると、速度上昇率が約２倍以上と急激に変化した。

　ケイ素と酸素から成るガラスは従来、高圧下ではケイ素の周りに６個の酸素が接する形で安定するとされてきた。今回の結果は、１４０ギガパスカルを超えるとガラスが構造変化してケイ素に接する酸素の数が６以上になり、マグマがより密集している可能性を示すという。

　圧力が小さい時は岩石よりもマグマの密度が小さく、岩石の上にマグマが浮くが、１４０ギガパスカルを超えると密度が逆転。マグマが下に沈み、岩石が浮くことになる。

　研究では地下約３０００キロのマントルと核の境界付近に、地震波が急に遅くなる領域があることが分かっている。地震波の横波と実験で測定した横波の比較は、地球内部の構造を決める手掛かりにもなる。

　村上准教授は「地球形成の過程で、境界付近に高密度のマグマの海が形成され、現在もその燃えかすが残っている可能性がある」と話す。

　研究成果は近く、米物理学会誌フィジカルレビューレターズ電子版に掲載される。

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