北京大学の研究者らが発表した新たな科学的証拠は、地球の内核の挙動に重大な変化があることを示している。この研究は、惑星のこの深層の自転が過去10年間で大幅に減速し、通常とは逆の方向に動き始めた可能性があることを示唆している。この発見により、地球物理学コミュニティでは、地球の内部力学に関する重要な議論が再燃します。
科学者のイー・ヤン氏とシャオドン・ソン氏が主導したこの調査は、地震波の徹底的な分析に基づいていた。これらの波は地震によって発生し、地球の内部を伝わり、研究者が数十年にわたる核の回転速度の変化をマッピングできるようになります。分析対象期間は 1960 年代以降の地震データを対象としました。
鉄とニッケルの固体球である内核は、地表から約 5,100 キロメートル下に位置し、惑星の他の部分とは独立して回転します。その大きさは火星に匹敵し、地球の質量のかなりの部分を占めます。
地球の中心に対する新たな視点
地球の核を理解することは、磁場の発生や地殻活動など、地球の地球力学に関する多くの謎を解明するために非常に重要です。地震観測は、このアクセスできない環境への間接的な窓を提供し、まだ完全には理解されていない方法で地表の生命に影響を与える可能性のある複雑な力学を明らかにします。この最近の研究は、私たちの世界の絶え間ない進化について考えさせられる新しい視点を提供し、安定した動きに見えるものが実際には長期にわたるサイクルを伴う動的なプロセスであることを示唆しています。これらの地下の変化を監視できることは、現代の地球物理学の技術的および分析的進歩の証拠です。
地震波の方法論
この研究では、地球物理学において地球の内部構造を調査するための確立された方法である地震波の詳細な分析が使用されました。科学者たちは、地震によって発生したこれらの波が地球のさまざまな層をどのように伝わり、その速度やパターンがどのように変化するかを研究しています。
これらの変化は、内部層の組成と動きの変化を示す貴重な指標となります。ヤン氏とソン氏は、数十年にわたって収集した地震データを比較することで、内核の回転の減速と逆転を示す波の伝播時間の偏差を特定することができた。
地球の層を理解する
地球はいくつかの同心円状の層で構成されており、それぞれが異なる物理的および化学的特性を持っています。地球の地殻は私たちが住んでいる最も外側の最も薄い層ですが、そのすぐ下のマントルは厚くて粘性のある層であり、構造プレートの動きに関与しています。
惑星の中心にはコアがあり、2 つの部分に分かれています。
内核は液体の外核に浸されているからこそ独立回転が可能です。この特殊性により、他の層との関係で異なる動きが可能になり、これは惑星の力学の基礎となります。
10 年間の変化の兆し
地震観測により、2009 年に始まった異常なパターンが明らかになりました。その日まで、記録は内核の回転の時間の経過に伴う顕著な変化を示していました。しかし、その後の数年間で、これらの違いはほとんどなくなり、大きな変化が起こったことを示唆しています。
研究者らは科学論文でこの発見について詳しく述べ、「内核が過去10年間で回転をほぼ停止しており、巻き戻しを受けている可能性があることを示す驚くべき観察結果を示した」と述べた。この一時停止と逆転の可能性が研究の焦点です。
著者の一人であるXiaodong Song氏は、データの違いを強調し、「1980年から1990年の10年間を見ると明らかな変化が見られるが、2010年から2020年を見ると大きな変化は見られない」と述べ、最近の異常であるという考えを強化した。この検出には地震データの精度が非常に重要です。
近年の変化の欠如に関するこの詳細な観察は、過去の行動とは著しく対照的であり、科学者は過渡期を想定しています。回転パターンのこれほど顕著な中断が、これほど明確かつ時間的な範囲で文書化されたのはこれが初めてである。
回転の背後にある力
内核の動きは、地球内部の力の複雑な相互作用の結果です。回転は主に液体の外核に生成される磁場によって駆動されます。この磁場は固体内部コアにトルクを及ぼし、内部コアを回転させます。
同時に、地球のマントルから発生する重力がカウンターウェイトとして機能し、動きを安定させようとします。これらの相互作用の変動により、観察される減速など、時間の経過とともに回転速度に小さな変化が生じる可能性があります。
これらの力の大きさと相互のバランスは変数であり、深部の地球物理学的プロセスの影響を受けます。磁場の強さの変動やマントル対流の変化により、この微妙なバランスが変化し、内核の回転に影響を与える可能性があります。
この相互接続の正確な性質を理解することは、地球物理学者にとって継続的な課題です。そのためには、極度の圧力と温度条件下でシステムをモデル化する必要があり、実験室で再現するのは非常に困難です。このシステムの複雑さは、長期にわたる地震解析の重要性を浮き彫りにしています。
内核の回転速度の変化は、たとえそれがどんなに小さくても、惑星の地球物理学におけるより広範な変化を示している可能性があります。これらのデータは、統合システムとしての地球のより完全なモデルに貢献します。
自然循環仮説
研究著者らは、内核の回転の減速と逆転の可能性は長期的な自然周期の一部である可能性があると示唆している。彼らの計算によれば、同様の出来事がおよそ 70 年ごとに発生し、最後のサイクルは 1970 年代初頭に頂点に達したと考えられます。
この周期性仮説は、この現象は注目すべきものではあるが、前例のない出来事ではなく、むしろ地球の地質学的進化において繰り返される段階であることを示唆しています。数十年前のデータのパターンを検索することでこの理論が裏付けられ、核となるダイナミクスに予測可能性の層が追加されます。
反応と差し迫ったリスクの欠如
この研究には直接参加していない他の専門家も、結果を解釈する際には注意を呼び掛けている。たとえば、地球物理学者のフルヴォイェ・トカルチッチ氏はデータを評価し、その科学的関連性にもかかわらず、この現象は地球やその住民に対するいかなる差し迫った危険性も示さないと強調した。
同氏は「内核は完全には止まっていない」と明言し、この結果が地球の他の部分と比較して回転速度の相対的な変化を示していることを強調した。トカルチッチ氏は「大惨事は何も起こっていない」というメッセージを強調し、脅迫行為を避ける必要性を繰り返した。この研究の著者ら自身も、地球内部の機能についてはまだ多くの疑問が残されていることを認識しており、核とその惑星力学への影響をより深く理解するための新たな研究と手法の必要性を示している。
