マントルから初の直接サンプル採取へ

2011.03.24
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1960年代にマントルからのサンプル採取を試み、失敗に終わったモホール計画のために船上で働く作業員。

Photograph by Fritz Goro, Time Life Pictures/Getty Images
 これは地球の中心への旅ではないかもしれない。だが、これまでで最もそれに近づくものになる可能性はある。厚さ何キロもある地殻を貫き、その下にある高温のマントルまで掘削して、史上初めてマントルのサンプルを回収するという計画が進められている。科学者に言わせると、マントルのサンプルは、科学的な重要性において、そして採取の困難さにおいても、月の石にほぼ匹敵するという。「これは地球科学者の長年の夢だった」とイギリス、サウサンプトン大学の地質学者デーモン・ティーグル氏はナショナルジオグラフィック ニュースに語った。

 しかしその夢は、適切な技術が存在せず、地殻に関する理解が不足していたために長い間抑えられてきた。今では地殻についての知識が増え、技術も進んだため、この夢に手が届くところまできたと、論文の共著者であるティーグル氏は言う。例えば、日本の掘削船は10キロにも及ぶ掘削パイプを備えている。

 すべてが計画通りに進めば、2020年までに掘削に着手できるだろうとティーグル氏は言う。研究チームは来月にも太平洋で試掘を開始する。論文によると、チームのスタッフは太平洋の「海底地殻を史上最深の深さまでボーリングする」という。

 マントルは、地球の融解したコア(核)と硬く薄い地殻の間にあり、厚さは約3200キロある。そこには、地球の岩石が大量に含まれている。しかしマントルについてはよく分かっていない。現在手にしているのは、火山から地表に噴出したものや、古い山脈に取り残されたものなど、マントルのほんの断片にすぎない。

 これらの断片的なサンプルも、地表に上がってくる長いプロセスの間に変質しているため、もはやマントル本来の状態と組成を示しているとは言えない。

 掘削を行えば、マントルの様子だけでなく、モホロビチッチ不連続面(モホ面)と呼ばれる地殻最下部の謎の多い遷移層の性質も明らかになるだろう。

 また、掘削により地殻深部の岩に存在する生命の徴候を探すこともできると考えられる。「摂氏120度まで、どの深さを見ても微生物の活動の証拠が見つかる。マントルまで掘り下げる途中で、これについて検証できることは間違いないだろう」とティーグル氏は話す。

 しかし、本当に価値があるのはマントルそのものだ。サンプルを採取できれば、地球の起源と歴史について多くのことが分かるとティーグル氏は言う。

 マントルの岩石からは、現在のマントルの活動プロセスについて知見が得られる。これは、多くの地震や津波や火山の噴火を引き起こしているプレートテクトニクスを理解するために非常に重要な知見となるとティグル氏は続けた。

 ティーグル氏によると、掘削に最も適しているのは海洋の真ん中だという。地球の地殻は海洋底で最も薄いからだ。大陸では地殻の厚みは数十キロに達するが、海洋底ではわずか6キロほどしかない。

 もっとも、言うまでもなく海洋の真ん中は海自体が深い。計画されている海域では水深が4キロほどある。これは、現在の沿岸での掘削技術で掘れる深さのほぼ2倍にあたるとティーグル氏は言う。

 海底は温度が低いとはいえ、掘削機は摂氏300度に達する深さまで掘り進まなければならない。その深さでの圧力は2000気圧にもなる。これは1平方メートルあたり2万トン以上の圧力に相当する。

 海洋の真ん中には石油や天然ガスの堆積層は存在しないため、ドリルが誤ってそこに穴を開け、メキシコ湾の石油流出事故のような噴出が起こる危険性はないとティーグル氏は言う。また、穴からマントルの岩石が突然噴出するということもない。穴が狭すぎるだろうし、マントルの岩石は融解していないからだ。

 この論文は「Nature」誌の2011年3月23日号に掲載された。

Photograph by Fritz Goro, Time Life Pictures/Getty Images

文=Richard A. Lovett

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