地球の中身はどうなっているの?

 地球の中身をみたことはありますか?地球は非常に大きいため、半分に割って直接観察することができませんが、実は地球は卵のようにいくつかの層によって構成されています。このような層構造は地震波の伝搬速度の変化から推定されました。地震波の伝搬は物質の状態や密度に依存することから、それぞれの層で構成している物質が違うということがわかります。

 さて地球はどのような層構造をしているのかというと、地球の一番外側から、地殻、マントル、外核、内核の大きく4つの層に分けられます。これらの層の境界面には名前が付けられており、地殻とマントルの境界をモホロビチッチ不連続面、マントルと外核の境界面をグーテンベルク不連続面、外核と内核の境界面をレーマン不連続面とそれぞれ呼ばれています。


地殻

 地殻には大陸の下に存在する大陸地殻と、海底の下にある海洋地殻に分けられます。大陸地殻は厚さは20km~70kmほどあります。一方で海洋地殻は主に玄武岩質の岩石で構成されており、大陸地殻よりも密度が高く、厚さは~6kmほどと大陸地殻よりも薄いことがわかっています。


マントル

 マントルは上部マントルと深さ670km以深の下部マントルに分けられ、400km~600kmの深さはマントル遷移層と呼ばれています。構成する鉱物は地球表層に近いほうからマントル最下部へ向けて、カンラン石、ウォズレアイト、リングウッダイト、ブリッジマナイトの順に相転移します。


外核

 外核は地震は観測の際にS波(S波は固いのみに伝搬する)が観測されないことから、鉄とニッケルと軽元素が混ざり合った液体であると考えられています。軽元素の種類や割合についてはこれまでにも研究が行われていますが未だに決定していません。


内核

 外核が液体金属であったのに対して、内核は固体の鉄とニッケルの合金であると考えられています。内核もわずかながら軽元素を含んでいる可能性が考えられます。


 ここまでは地球を構成する物質の組成や密度の違いで層構造を区別していましたが、地球は粘性率で区別されることもしばしばあります。地殻と上部マントルの一部を含む比較的粘性率の低い領域はリソスフェアと呼ばれています。一方でリソスフェアのすぐ下の部分にあたる比較的粘性率が高く流動的な性質をもつ領域はアセノスフェアと呼ばれています。さらにその下にあるマントルの大部分は比較的粘性率が低く、メソスフェアと呼ばれています。


突然ですがプレートテクトニクスという言葉を聞いたことがあるでしょうか?プレートテクトニクスとは地球の表面がプレートと呼ばれる薄い板で覆われておりそれらが動いているという説です。ここで登場したプレートは上記のリソスフェアとほぼ同義です。比較的かたいリソスフェア(プレート)が流動的なアセノスフェアの上を動いているというふうに考えることができます。プレートテクトニクスに関する詳しい説明は別の記事でご紹介します。


 ここまで地球を構成している物質について組成・密度、粘性率の2つの分け方で地球の層序について説明してきました。地球の中身を想像することはできたでしょうか?家族や友達と卵料理を作る際などには、ぜひこの記事の内容を思い出して地球の内部構造について教えてあげてください。


参考

  • 在田一則, 竹下徹, 見延庄士郎, 渡部重十 (2015), 地球惑星科学入門 第2版, 北海道大学出版会

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