研究

東工大ニュース

地球コアに多くの水素が存在 〜地球誕生時に大量の水〜

2014.01.22

概要

東京工業大学大学院理工学研究科博士課程 野村龍一と 同 地球生命研究所 廣瀬敬教授らは、高輝度光科学研究センター、京都大学、海洋研究開発機構と共同で、地球コアに大量の水素が存在することを突き止めた。このことは、惑星形成時に地球は大量の水(海水の80倍)を獲得したが、その大部分がコアに取込まれたことを意味する。

同研究グループはマントル物質を地球深部に相当する超高圧・超高温環境下に置いた後、融解の痕跡の有無を大型放射光施設SPring-8(スプリングエイト)にて確認することにより、コア直上のマントルの融解温度は約3600ケルビンであることを明らかにした。マントル最下部は固体であるため、コア最上部の温度はそれ以下でなくてはならない。これは従来の見積りよりも少なくとも400ケルビン低い。一方、そのような低い温度で、コア(外核)は液体でなければならない。それには外核に水素が重量にして0.6%(原子数換算で25%)程度含まれている必要がある。このような大量の水素は、地球形成期にマグマオーシャン中で金属鉄中に取込まれた可能性が高い。今回推定されたコア中の水素量は水に換算すると地球全質量の1.6%(海水の約80倍)にあたり、地球はその形成時に大量の水を獲得していたことがわかる。

今後のさらなる研究により、地球以外の天体の金属コアの組成、地球の水の起源、さらには太陽系外惑星の海水量推定などが大きく進むと期待される。

今回の成果は、米科学誌「サイエンス」に掲載される。

地球の断面図

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