大西洋が毎年広くなっている理由

大西洋は、マントル深部にある物質の湧昇によって地殻プレートが押し広げられることにより、毎年 4 cm ずつ広がっています。

NASA の地球観測衛星による海底地形図に示された大西洋中央海嶺 (濃いオレンジ色)。写真: NASA

アメリカ大陸を支える地殻プレートが、ヨーロッパとアフリカの下から分離しつつある。しかし、大西洋には太平洋のような高密度の沈み込むプレートがないため、これが正確にどのように、そしてなぜ起こるのかは科学者にとって謎のままである。 2021年にネイチャー誌に掲載された研究によると、大西洋の拡大を推進する主な要因は、海の真ん中にある巨大な海底山脈の下にあると示唆されている。

大西洋中央海嶺 (MAR) と呼ばれる一連の水没した山脈が、北米プレートとユーラシア大陸、南米プレートとアフリカ大陸を隔てています。研究チームは、地球深部からの物質がMARを通って地表に上昇し、境界線の両側にある地殻プレートを押し広げていることを発見した。

地球の中心核は、厚さ 2,896 km の固体マントルで囲まれています。地球の地殻は多くのプレートに分かれており、パズルのように組み合わさっています。これらは、一緒に動いたり、離れたり、滑り落ちたりと、さまざまな方法で相互作用します。海底拡大は、地殻プレートが離れるときに発生し、地下のマグマが地表に到達する一つの方法です。もう一つの方法は、柔らかくて熱い岩石がマントルから上昇し、対流によって地表に押し上げられるというものです。

MAR のようなプレート境界の下に押し上げられた物質は、通常、地殻の下 4.8 km に位置する、地球の表面に非常に近いマントルから始まります。核に最も近い下部マントルからの物質はそこでは検出されません。しかし、2021年の研究では、MARは対流のホットスポットであることが判明しました。研究者らは1,000平方キロメートルの地域にわたって地震活動を測定した。彼らは2016年に39個の地震計を海中に沈め、その後1年間そこに放置して世界中の地震データを収集した。

地球の中心核にある物質から跳ね返る地震波は、科学者にMARの下のマントルで何が起こっているかの洞察を与えます。研究チームは、マントルの660キロ下にあるマグマと岩石がそこで地表に押し上げられる可能性があることを発見した。物質の湧昇により、地殻プレートとその上の大陸は年間 4 cm の速度で分離します。

「下部マントルから上部マントル、そして地表への湧昇は、通常、アイスランド、ハワイ、イエローストーンのような限られた地域に関係しており、中央海嶺とは関係ありません」と、ローマ・トレ大学の地震学者で2021年の研究論文の共著者であるマシュー・アグイス氏は述べた。「全く予想外のことだったので、結果は非常に興味深いものになっています。」

通常、下部マントルから上部マントルへの物質の移動は、深さ 410 ～ 660 km の遷移帯にある密な岩石層によって妨げられます。しかし、アギウス氏とその同僚は、MARの下では遷移層の最も深い部分の温度が予想よりも高く、その領域が薄くなっていると推定している。そのため、地球上の他の場所よりも物質が海底に上がりやすいのです。

通常、プレートは重力の影響下で動きます。これは、プレートの密度の高い部分が重力によって地球に引き込まれるためです。しかし、大西洋を取り囲む地殻プレートはそれほど固くなく、重力でなければ何がプレートを動かしているのだろうかと科学者たちは疑問を抱いている。研究結果は、マントル深部の物質の湧昇が大西洋の拡大の背後にあるメカニズムである可能性を示唆している。サウサンプトン大学の地球物理学者キャサリン・ライチャート氏は、このプロセスは2億年前に始まり、今後拡大の速度は加速する可能性があると述べた。

アン・カン（ Business Insiderによる）

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