海の水は、あと6億年でなくなりそうな勢いで地球に吸い込まれている

地球には海がある。46億年前に地球が誕生してから10億年後までには海ができ、そこで生まれた生物が、やがて陸に上がってきた。海はそんな大昔から、つねに地球とともにあった。だが、地球には海があるものだという「常識」は、たんなる思い込みなのかもしれない。広島大学博士課程の畠山航平(はたけやま こうへい)さん、片山郁夫(かたやま いくお)教授らがこのほど発表した論文によると、海の水は、予想より速いペースで地球内部に取り込まれているという。単純に計算すると、6億年後にはなくなってしまうペースなのだ。

図 大陸プレートの下に潜り込む海洋プレート。海溝より沖にアウターライズ断層ができたあたりから、その亀裂を伝ってマントルが水を含むようになり、地殻とともに潜り込む。2.5×109tは、25億トンの意味。0.2×109tは2億トン。(畠山さんら研究グループ提供)

地球上の水は、姿を変えながら地球全体をめぐっている。海の水が蒸発し、それが雨となって降ってくる。陸に降った雨は川になって、海に注ぐ。この循環に、世界の海を旅する深層の海流を含めて考えたとしても、ひと回りするのに必要な時間は、せいぜい数千年だ。

一方で、これよりはるかに長い時間をかけた水のめぐり方もある。畠山さんらの研究は、こちらのめぐり方に関するものだ。地球の表面は、全体が十数枚の巨大なプレート(岩板)に分かれている。これらは互いに押し合ったり横にずれたりしていて、陸地が載っている大陸プレートの下には、それより重い海洋プレートが潜り込んでいる。日本列島が載っているプレートの下にも、東から太平洋プレート、フィリピン海プレートが潜り込んできている。

この海洋プレートは、上面が海底なので海水を含んでいる。海水を含んだまま地球の内部に潜り込んでいくので、そのぶんだけ海の水が減ることになる。海洋プレートは、何百万年、何千万年かかって潜り込むので、こちらは時間スケールの長い水のめぐり方だ。この海洋プレートの水の含み方を新たな実験で再考したのが、畠山さんらの研究だ。

海洋プレートは、性質が違う上下の2層でできている。海水に接している上側は、厚さが5キロメートルほどの「地殻」。下側は、それより深くに広がっている「マントル」の最上部だ。海洋プレートが大陸プレートに潜り込む部分は海底の深い溝になっていて、「海溝」とよばれている。海溝の周辺では地震が頻発する。この地震を引き起こす断層のタイプのひとつに、「アウターライズ断層」がある。

アウターライズ断層は、海溝より沖の海底にできる亀裂だ。この亀裂から、海水が海底下に浸み込んでいく。海水に接している地殻に水が含まれていることは従来から分かっていたが、最近になって、海水は、亀裂が及んでいるマントルにも含まれていることが、地震波の観測から明らかになってきた。しかし、このマントル上部に何%くらいの水が含まれるのかという具体的な点が、よく分かっていなかった。

地下のマントルが水を含むと「蛇紋岩」という岩石になり、過去の地殻変動で地表や海底に現われていることがある。畠山さんらは、千葉県の房総半島やマリアナ海溝の近くで採取された蛇紋岩を使って、マントルが地下でどれくらいの水を含んでいるのかを、実験で求めた。

その結果、海洋プレートのマントルは約2.3%の水を含むことができ、地殻が含む水分の約2.1%に匹敵することが分かった。地殻の厚さが5キロメートルくらいであるのに対し、その下のマントルに水が浸み込む深さは約7キロメートル。海洋プレートが大陸プレートの下に潜り込むあたりでは、上層の地殻にも下層のマントルにも、同じくらいの量の水が含まれていることになる。つまり、海底にしみこんだ海水は、これまで考えられていた速さの2倍のペースで、地球内部に吸い込まれていく。この水の量は地球全体で毎年23億トンくらいになり、現在の海から毎年この量が失われていくとすると、約6億年で海の水はなくなる計算だという。

こうして大陸の下に潜っていった海洋プレートからは、水が絞り出され、上昇したマグマと一緒に地上に放出される。だが、その量は、地球内部に潜り込む水に比べると、はるかに少ないとみられている。やがて海の水はなくなってしまうという説は、以前からあった。畠山さんらの研究で、それがいっそう現実味を増した。

関連記事

「水は地球の深部まで運ばれている可能性 愛媛大学などが新構造の含水鉱物を発見」

「大陸移動の原動力はマントル対流を実証」



人気記事

一覧

イチオシ記事

新着記事