やさしい物理講座ⅴ105「地球の内核」

　奇跡の惑星、それは地球である。太陽からの距離が丁度今のような距離でなけれな現存するような生物のDNAと遺伝子が発現しない環境になり、存在すらできないと言われる。
まさに神がかりである。宗教的には、日本に太陽を神としてその恵みに感謝する神の存在（天照大神）がある。太陽系における地球の位置の重要性に関しては後述する。今回は、我々の地球の内部に目を向け報道記事を紹介する。

　　　　　皇紀2684年7月17日
　　　　　さいたま市桜区
　　　　　理論物理研究者　田村　司

太陽系の想像図

地球の内核の回転、減速と後退を確認 その意味とは

CNN.co.jp によるストーリー

新たな研究で地球の内核の回転速度が７０年の周期の一環で減速していることが分かった/Edward Sotelo/Courtesy USC© CNN.co.jp

（ＣＮＮ） 地球の奥深い部分には、まるで大きなこまの中で回る小さなこまのように、地球の自転から独立して回転する固体の金属球がある。その存在はこれまで謎に包まれていた。

デンマークの地震学者インゲ・レーマンが１９３６年に発見して以来、この内核や、回転速度、方向などは研究者を魅了し、長年の論議の的になってきた。ここ数年は、内核の回転の劇的な変化をうかがわせる証拠が次々に浮上している。しかし何が起きているのか、それがどんな意味を持つのかについては意見が分かれていた。

問題の一つは、地球の深部は直接的な観察も標本の採集もできないことにある。地震学者は、大地震から発生する波のこの領域での挙動を調べることで、内核の動きに関する情報を入手してきた。同じ強さの波が異なる時期に内核を通過した際の変化を調べれば、内核の位置の変化を測定し、回転速度を計算できる。

しかし内核はあまりにも深い部分にあって入手できるデータが限られており、詳細な観察ができないことから、そうした数字の解釈をめぐっては論議が続いた。

有望なモデルが提案されたのは２０２３年。かつて地球の自転より速かった内核の回転速度が、今では地球よりも遅くなったと報告された。研究チームによれば、しばらくの間、内核の回転は地球の自転と一致していたが、その後回転速度がさらに減速して、周りを覆う流体層に対して後退するようになった。

当時は、この結論を裏付けるためにさらなるデータが必要だとする意見もあった。しかし別の研究チームが、内核の回転速度に関するこの仮説を裏付ける新たな証拠を発見した。６月１２日の科学誌ネイチャーに発表された論文は、内核の減速を確認しただけでなく、この核の減速は数十年の周期で起きる減速と加速のパターンの一部だとする２３年のモデルを支持している。

米南カリフォルニア大学のジョン・ビデール教授によると、今回の研究では、回転速度の変化が７０年の周期で起きていることも確認した。

「これについては２０年も論議を重ねてきたが、これで決着がついたと思う」「内核が動くかどうか、過去数十年のパターンがどうだったかに関する論議は終わったと思う」（ビデール氏）

しかし誰もが納得しているわけではなく、内核の減速が地球にどう影響するのかという疑問は残る。これには地球の磁場が関係しているとする説もある。

地表から５１８０キロの深部にある固体の金属球の内核は、流体金属の外核に囲まれている。内核は主に鉄とニッケルで構成され、温度は太陽の表面とほぼ同じ約５４００度と推定される。

地球の磁場は、この高温の金属球を引き寄せて回転させる。同時に、重力と液状の外核およびマントルが内核を引っ張る。ビデール氏によると、何十年にもわたり、この押したり引いたりの力が内核の回転速度を変化させる。

豊富な金属を含む外核の流体の動きは電流を発生させ、太陽放射線から地球を守る地球の磁場を作り出す。内核が磁場に与える直接的な影響は不明だが、２３年の研究報告では、内核の回転が遅くなると磁場に影響を与え、１日の長さがわずかに短くなる可能性があるとした。

２３年の研究では、内核の回転には７０年の周期があることを発見。回転速度は１９７０年代までは地球の自転よりもやや早く、２００８年ごろにやや減速し、０８年から２３年にかけてはマントルに対してわずかに逆方向へ動き始めた。

内核の回転

ビデール氏の研究チームはこの７０年の回転周期を確認した。同チームの計算によると、内核は再び加速する時期を迎えているという。もし同チームのモデルが正しければ、およそ５～１０年で内核の回転は再び加速し始める。

７０年の周期の中で、内核の回転速度はさまざまなペースで減速したり加速したりしていることも分かった。「これには説明が必要だ」とビデール氏は言い、内核の金属が想定ほど固くない可能性も考えられると指摘。もし回転しながら変形しているとすれば、回転速度の対称性に影響を与え得るとした。

同チームの計算では、内核の前進と後退の運動で回転速度が異なることも示唆している。

可能性に満ちている

内核の回転の変化は、観測や測定は可能だが、地上で感知することは不可能だとビデール氏は言う。核の回転が減速すると、マントルは速度を増す。これによって地球の自転が速まり、１日の長さが短くなる。ただしそうした回転速度の変化による影響は、１日の長さの数千分の１秒にすぎない。

内核を研究する目的は、地球の深部がどのように形成され、地下の全ての層の活動がどうつながっているのかを探ることにある。特に流体の外核が固体の内核を覆う謎に満ちた領域は興味深い。流体と個体が接するこの部分はさまざまな活動の可能性に満ちているとビデール氏は語り、「例えば内核の境界には火山があり、固体と流体が出会って動いているかもしれない」と話している。

参考文献・参考資料

地球の内核の回転、減速と後退を確認 その意味とは (msn.com)