11 January 2010

Inside Planet Earth (1)

地球内部について

1.重力
250,000Miles Abve Ground - 月

月や人工衛星を地球に引き寄せ、大気も重力により引き寄せられている。
濃密な地球内部の質量によってもたらされている。

62Miles (100km) Above Ground - 大気
隕石や放射線から地球を守るだけでなく、断熱材としての役割も果たしている。
太陽は生命の源であるが、生命は地球内部のエネルギーなしでは誕生しなかった。

地中エネルギーは強力で岩の層を押し上げ、山脈を形成する。

~ニューメキシコ州 グアダルーペ山脈~
この山脈はかつて海の底にあったが、地熱により2400mまで押し上げられた。

850Feet Below Ground(地下255m)
~カールズバッド洞窟群~
地面隆起の途中で亀裂や割れ目に水が入ったことで、もろい石灰岩が溶け出した。
多くの場合、洞窟に沿って何10kmも川が流れている。
巨大な鍾乳石は下にや石筍は上に向かって、水の力で形成されている。

1000Feet Below Ground(unknown洞窟)
長さ12mのクリスタル・・・ミネラルが多く含む地底湖が残したもの。
地下から噴き出すマグマによって、地底湖が沸騰。地中の裂け目に熱湯が浸みていき、ミネラル分がクリスタルになった。
気温:摂氏50℃ある。-当然気圧も高くなる。

地球の表面はプレートという7つの大きな層から出来ていて、離れたり、結合したりして絶えず変動している。プレート同士の衝突によって、山が形成される。(アルプス山脈)・・・年に6mmづつ高くなっている。

1.5Miles Below Ground (地下3.6kmにある石灰層)

長さ1100km、高さ900km・・・2億1000万トンの石炭がある。
石炭は、元々森林の化石である。
3.6億年前、生物の種類と数が最も多かった時代。

パンゲア大陸~複数の大陸が赤道付近でひとつになった。
低地に広がる大きな沼地や熱帯雨林が、膨大な新種の生物を誕生させた。
→石炭期と呼ばれている。

~ジョージア州オキフェノーキ自然保護区~
熱帯雨林の誕生が光合成で、二酸化炭素を吸収し、酸素を放出。(酸素濃度:現在の6割以上)
酸素濃度の高さ:生物の巨大化に繋がる
1.8mのムカデや、60cmのゴキブリ、沼地を支配していたのはカエル(ワニと同じ位の大きさ)
植物が腐敗すると、泥炭 →岩に圧縮され水分が除去 → 堆積物となり、地熱と地圧の影響で石炭になる

2.5miles below ground(地下4km)
金脈~溶けた金が岩の中に入り込む‐地表に近付くにつれて、液体は冷やされ、固まって層を形成。
そこにも生物が存在している!!(地球に現れた生物の直系の子孫かもしれない)

~南アフリカ~ウィット・ウォータースランド鉱床~
気温55℃、湿度100%の劣悪な環境
細菌(地下水の化学成分によって判別できる)‐地下水は太古の昔から不変な状態。
岩の栄養分と水、熱さえあれば生きていられる。→地下10kmにも生命体は存在している可能性がある。

一部の細菌は、極めて厳しい環境でも生きられる極限環境微生物

1960年代、イエローストーン国立公園の酸性の温泉で、生物が確認
1970年代、水深2.4kmの海底にあった穴の近くで生物が確認←火山ガスを糧にして生きている

地下に存在する細菌の総重量は、地上生物の総重量以上、という推測がある。
また、生命が誕生したのは、地上でなく地下からであった可能性があるという説がある。

もし、生命が地下に誕生したらどのように地表に現れたのか?

地球内部のエネルギーが地殻を突き抜ける際に、極限環境微生物を地表に押し上げたのか?
あるいは、海底から噴き出すガスによって噴き出されたかもしれない。
湧き出る温泉と共に出て来たかもしれない。

人間が地表から掘削できる最深は僅か12km程度。
地球の中心は、6400km・・・。

地球内部と生命の進化との深い繋がり

~オーストラリア カリジニ国立公園にある山~
およそ35億年前の岩で出来た山。大昔この山は海の底にあった。赤色なのは、岩に含まれる鉄鉱石である。
堆積物によって出来た特殊な鉄鉱石の層は、太古の生物が生きていた証拠である。
堆積物細菌がストロマトライトという層になった構造を作り、化石となったものが含まれている。
微生物が巨大な堆積物を作った。
この山から640km離れた海岸に、微生物が作ったストロマトライトが今だに現存している場所がある。
沈殿した岩が、少しづつ堆積して層を形成。

ストロマトライトを作った細菌が酸素を作り出した。

地中から運ばれた生命体は、ある時点で、地球内部のエネルギーで地表に出た。
地表に出た生物は、周囲にあるエネルギーを活用する方法を考えた。
地熱などに代わり、太陽からエネルギーを得て、光合成をはじめた。

酸素は多種多様な生物を誕生させたばかりでなく、地球の構造も変えた。
地殻の中に鉄鉱石を作りだした。
昔、地表にある鉄の殆どは、海に溶けており、色も鮮やかな緑色をしていた。
そこへ、放出された酸素が鉄と結合し、酸化鉄となって、海底に沈み、海が青く変化した。

海底に沈んだ酸化鉄はやがて堆積物となり、現在に至る。

25miles Below Ground
鉄鉱石には酸素が豊富に含まれている。
大気中の酸素の20倍の量が鉄鉱石の層に含まれている。

30miles Below Ground
マントルは地球の構造を知る上で、重要なカギとなる。
地下2900kmまである、高温の固体の岩で、地球の体積の8割を占める。
マントルは火山噴火などによって、地表に現れる。
マントルにかかった圧力が、地殻の割れ目から放出されるとき、液状となる。
→急激な圧力の変化が岩を溶岩に変化させる。

マントルの岩が地表に隆起した場所がいくつかある。

イギリス リザード半島~地殻変動によって数10km隆起したマントルの岩がある。
マントルの岩の色:緑、黄色、オレンジを多様。
普通の岩と比較して、固くて重いのが特徴。
FeやMgなどの重元素が豊富に含まれている。

また緑色をしたペリドットといった宝石も取れる。
高温且つ高圧力の環境下でなければ、作れない。
マントルの岩は地表では固化しているが、地球内部では「溶けたアメ」のような状態。
マントルが動けば、プレートも動く。
地球の核の熱がマントルを経由して、上へ向かうと、地表を覆っているプレートが動く。
この活動がなければ、大陸は存在せず、生命も誕生しなかった。
マントルがなかったら、山や深い海底は存在せず、地球にとって、必要不可欠なもの。

100miles Below Ground
何十億年も前、地下160kmの高温高圧で環境下で作られたダイヤモンド。
高圧力で炭素が最も固い鉱物に変化したもの。
ダイヤは、10億年前に起きた大噴火で、地表まで押し上げられた。
ダイヤは、昔の火山(現在活動していない)で採掘されている。

マグマが冷えて固まったキンバーライトという火山岩に含まれている。
マグマは音速を超えるスピードで噴き出した。そのエネルギーは甚大。

殆どのダイヤは32億年前に出来たと言われる。
生成された場所は、地下160kmの地中。
ダイヤの不純物は、地質学上重要。
地球上にある最も古いサンプルで、地球の歴史を解く謎となっている。ダイヤの不純物は採掘場所によって異なり、マントルが太古の昔から流動的だったことを窺わせる。

Inside Planet Earth (2)

200miles Below Ground (2900Km・・・マントル)

地震:地球を覆う複数のプレートは、マントルの動きに合わせて、お互いにぶつかったり乗り上がったりしている。
プレートに圧力がかかっていくと、ある時点で地面が揺れたり、ずれたりする。
一方で、地震は地球の内部を知る重要な手掛かりとなる。

地震波は地球の内部を駆け巡ったり、跳ね返ったりしている。その波動を元に、地球内部の物質を調べることができる。
地震波は物質によって、伝わり方が異なることから、地球の内部にはいくつもの層があること、そしてマントルの大きさは2900kmということが判明した。さらに核についても判明した。

マントルの中は流動的。高温の固体の岩が絶えず、ゆっくりと上下に循環している。
マントルの対流によって、核の熱が地殻まで運ばれる。
そして、この熱が地表のプレートを動かしている。

地殻には2種類のプレートがある。海洋プレートと大陸プレート。
2つのプレートがぶつかると、重い海洋プレートが軽い大陸プレートの下に潜る。
沈みこんだプレートは、水や堆積物と共にやがて核に到達する。
そしてマントルの中に水が貯蔵される。

大昔から大量の水がマントルの中に運ばれてきた為、現在では地表よりも地球内部の方が水が多いとされている。(2~12倍)
もし、その水が地表に現れてきたら、大洪水となる!!
海面は4000mまで上昇する。

マントル内の水の一部は、熱せられると、再び地表まで出ていく。
地球内部の圧力によって、マントルが液状のマグマになり、熱せられた水と混ざると、地表へ登っていき、噴火する。

アメリカのセント・ヘレンズ火山は、プレートの境界に位置している。
1980年の大噴火で出て来た大量の岩や水蒸気は、その昔太平洋の下にあるプレートの一部だった。

環太平洋火山帯は、太平洋上のプレートがマントルに沈みこんでいる場所。

1000miles Below Ground
下部マントル:過酷な環境が不思議な化学現象を引き起こしている。
未だマントル内の物質は解明されていないが、幾重にも層が重なっている可能性がある。

1500miles Below Ground
プルーム:地殻まで上昇するマントルの名前
プルームはキノコのような形をしている。直径160km程度と予測。
これが地表まで達すると、ホットスポット火山と呼んでいるものが出来る。

プルームが地表まで達すると、溶岩が流れ出す。こうした活動はハワイやイースター島などで見られる。
火山で有名なイエローストーン、アイスランド、ハワイはプルームの上に位置している。
ハワイ島の山は、海底から換算するとエベレストより1000m以上高いことになる。

イエローストーンのカルデラの長さは70km、幅は50km程ある。
210万年、130万年前、64万年前に大噴火している。
カルデラ形状が窪地に見えるのは、あまりにも規模が巨大な為。

大噴火の前兆が出ている。→64万年ぶりに爆発する可能性あり。。。

1800miles below ground (地下2900km)
地球の核 
外核は月よりも大きく液状の金属で形成されている。温度は3000℃以上ある。圧力も地上の100万倍ある。

マントルと外核の境界~マントルが液体金属と接触していて、互いに混ざり合っていてドロドロしていると思われる。
それより内部は赤く燃える液体金属の海。液体金属は熱により上下へ絶えず移動していて、対流を作っている。この対流によって、密度の高い部分と低い部分が混合している。

液体金属の表面に当たると跳ね返るという地震波の性質を利用し、外核の様子を調べる事が可能。

研究により、核の内部についても判明しつつある。

鍵となるのは、核が生み出す電磁エネルギー、地球の磁場。

磁場はゆっくり動いている=核の液体金属もゆっくり動いている(=対流している)

外核の液体金属の対流によって電気が作られている。対流によって生じた電流が、磁場と互いに作用しあい、磁場が生成されて、維持される。液体金属の対流は磁場を生み出す源。

磁場は単なる地質学の研究対象ではない、危険な存在である太陽から地球上の生命を守っている。

巨大な原子炉である太陽は、非常に危険な放射性粒子(太陽風)は地球にも飛んでくる。
しかし、地球の磁場にぶつかると太陽風は、地球を迂回するように流れていく。

地球の磁場は、生物にとって必要不可欠。
生物は地球をつつみこむ磁場があるおかげで、太陽風として飛んでくる有害な放射線から守られている。地球の磁場が届く範囲を磁気圏というが、これが地球に来る放射線の大部分を遮っている。
もし、磁気圏がなければ太陽からの放射線が絶え間なく大気を攻撃し、破壊し、放射線の一部は地表に到達する。

太陽の荷電粒子は北極と南極の上空およそ64,000kmで磁気圏にぶつかる。
しかし、中には南北の磁極に到達する粒子もあり、これによってオーロラが発生する。

他にも宇宙線という放射線が飛び交っている。アポロ11号で月面へ向かう途中、眩い光を目撃。
不思議な事に、光は目を閉じても見えたという。(宇宙線がロケット内を直撃した)
ロケット操縦士は、白内障になっている場合が多いらしい。

核の中では自転によって、液体金属がらせん状に循環し、電流が発生することで磁気を発生させて、ねじれた柱のような形状になっている。

→現在地球の磁場が徐々に弱まっている。そして消えていっている場所もある。
20世紀に入り、地球の磁場が1割程小さくなっている。
ブラジル沖の大西洋:磁場が1/3まで落ちている(南大西洋異常域)
(例:ハッブル宇宙望遠鏡がこの帯域を飛行すると必ず故障する)

南大西洋直下の核の付近では、奇妙な現象が観測されている。
磁場が弱まるだけでなく、逆転している。→範囲が広がれば、地球全体で磁場が逆転する可能性がある。

地軸のN極とS極が逆転すること。「地磁気の逆転」
ある一定の期間、一方にあった磁極が逆転がおきると、次の一定期間は逆の方に来る。

過去にも地磁気の逆転は発生している。(約70万年前に発生)
火山の溶岩に証拠がある。溶岩には磁場に沿って並ぶ結晶が含まれていて、溶岩が固まると、その時の磁場の向きと強さが記憶される。

1500年以内に地磁気が逆転すると推測されている。
磁場は100年に6%の割合で弱まっている。地磁気の逆転が生物に与える影響は分かっていないが、その現象が起こっている間、バリヤーを失う。
放射線により、電子機器の破壊、電気に過剰な負荷がかかり、飛来生物も体内異常を発生して、方向感覚を失う。DNAを変異させ、ガン患者が増える可能性などある。世界中でオーロラが観測されるかもしれない。

3160miles below ground

固体の金属である内核は、液状の金属で出来た外核に包まれている。
表面には何十億アンペアの電流が流れている。
内核は外核よりも高温で、その熱は地球の磁気圏の源となっている。

膨大な量の物質によって、凄まじい圧力がかかる為、高温にも関わらず、内核は固体の状態を保っている。地震学の研究によると、内核は少しづつ大きくなっているらしい。
地球が温度を下げる中、内核は毎年1mmづつ膨張している。

内核の表面状態は凹凸があるとされている。

内核の表面は金属の結晶で出来た突起物、デンドライトで覆われていると推測している。
そのデンドライトが大きくなっていると推測。
核が冷えるとデンドライトが大きくなる。内核の熱が外核に伝わっている証拠となる。