地下の「亜大陸」が地質学の教科書を書き換えるかもしれない

多くの地震学者や研究者は、地球には流れが速く、よく混ざったマントルがあると長い間信じてきた。しかし、オランダのユトレヒト大学の研究者による新しい発見によると、その理論にはいくらかの修正が必要かもしれない。彼らの証拠は、地球の表面から1,800フィート下の地殻プレートの「墓場」の中にある、沈んだ大陸サイズの「調和のとれていない」地質学的島2つから得られたものだ。

1月22日にネイチャー誌に掲載された彼らの研究は、地球を巨大な鐘のように振動させる大地震の際に発生する音を利用している。付随する大学の発表によると、地震学者はこれらの振動の音響特性を分析することで地球内部を研究している。専門家はまた、地域が音程を外しているかどうか、またはその音量が減衰しているかどうかに基づいて異常を特定することもできる。

25年以上前、研究者たちは、これらの地球深部の反響の一部が、アフリカと太平洋の数百マイル下に2つの地下「超大陸」が存在することを示していることを発見しました。当時、科学者たちは、地球のマントルと核の境界付近のこれらの地層が一時的な現象なのか、それとも何百万年、何十億年もそこに存在していたのか確信が持てませんでした。しかし、2つの謎に包まれているものが何なのかはわかっていました。

「この2つの大きな島は、沈み込みと呼ばれるプロセスによって運ばれてきたプレートの墓場に囲まれている」と、研究の共著者でユトレヒト大学の地震学者アルウェン・デウス氏は木曜日の発表で説明した。沈み込みの過程では、プレートが別のプレートの下に移動して、地表から約1,900フィート下まで押し下げられる。

2 つの亜大陸、および地震波の速度低下を引き起こすその他の地域は、大規模低地震速度地域 (LLSVP) として知られています。音響速度低下が発生する主な理由の 1 つは、LLSVP の温度が周囲の環境よりも高いことです。デュース氏と共同研究者は、LLSVP が地震波を「減衰」する能力、つまり地震波が地球を伝わる際に発生するエネルギー損失に注目しました。彼らは、音がどこで調子外れになるかだけでなく、伝わる途中で音がどの程度大きくなったり小さくなったりするかにも特に注目しました。

「予想に反して、LLSVP では減衰がほとんど見られず、音は非常に大きく聞こえました」と、研究の共著者であるスジャニア・タラベラ・ソザ氏は説明する。「しかし、冷たいスラブの墓地では減衰が大きく、音は非常に小さく聞こえました。」

これは、予想通り、気温上昇による減衰波である上部マントルから収集されたデータとは対照的だった。タラベラ・ソザ氏は、この違いを暑い日や寒い日にランニングをすることに例えた。気温が高いときは、ランナーは気温が低いときよりもスピードが落ち、疲れやすくなる。

同僚たちは、温度の調査からさらに進んで、LSVP の鉱物組成、特に個々の粒子のサイズを調査することを提案した。デュース氏によると、粒子のサイズは「はるかに重要」であることが判明した。

デウス氏は、スラブ墓場の LLSVP は、各地層が惑星に落下する過程で鉱物が再結晶した後に形成された小さな粒子でできていると説明した。粒子が小さいということは、粒子の数が非常に多いということであり、粒子間の小さな隙間の数も非常に多い。これらの地層を通過する音波は、多数の粒子境界を通過する際にエネルギーを失い、減衰が大きくなる。しかし、2 つの LLSVP はほとんど減衰を発していないため、粒子サイズははるかに大きいはずだ。

粒子が大きいということは、これらの LLSVP が研究者が最初に想定したよりもはるかに古いものであることも意味している。少なくとも 5 億年前、おそらく 10 億年以上も前のものだ。これらの鉱物粒子ははるかに硬いため、マントル対流と呼ばれる地球のマントルの流れに抵抗することができる。

「結局のところ、LLSVP は何らかの方法でマントル対流を生き延びることができなければならない」とタラベラ・ソザ氏は言う。