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対流

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1: 2018/09/03(月) 13:57:15.41 ID:CAP_USER
 地球のプレート運動は、すばらしい芸術作品を生み出している。地球に山と海があり、恐ろしい地震や激しい火山噴火があり、今この瞬間にも新しい陸地が誕生しているのは、プレート運動がずっと続いているからだ。

 しかし、永遠に存続するものなどない。

 プレートを動かしているのは、その下にあるマントルの熱対流だ。しかし、時間とともにマントルの温度は下がり、やがて、地球全体を覆う“ベルトコンベア”の運動は停止する。
そのとき、炭素循環も、長い歳月にわたって生物進化の原動力となってきた地質活動も終息する。

 このほど、国際地質科学連合の会長で、中国地質大学の地質学者である成秋明氏が、プレート運動が終わる日が訪れる時期を予想した。
成氏の計算によれば、終わりは約14億5000万年後にやってくる。太陽が膨張して赤色巨星になり、私たちを飲み込むのは今から約54億年後と考えられているので、それよりもだいぶ前だ。

 学術誌「Gondwana Research」に8月に発表された論文は論争を呼び、一部の専門家は、プレート運動が終わる日を正確に予想することはできないと主張している。
けれども、地球の地質活動がいつかは停止するという点では、科学者たちの意見は基本的に一致している。

 プレート運動が終わるとき、地球はどんな世界になるのだろう?

■動き続けるジグソーパズル

 まずは、プレート運動(プレートテクトニクス)について理解しておこう。地球は、太陽系が生まれたばかりで非常に高温だった頃、45億4000万年前に誕生した。かつては完全に融けた状態にあったが、形成時の熱と放射性物質が発する熱が逃げていって温度が下がり、最終的に、内核、外核、下部マントル、上部マントル、地殻という層構造に落ち着いた。

 35億年前から6億年前までのどこかの時点で、地殻と上部マントルからなる「リソスフェア」が冷えて密度が高くなり、下部マントルへと沈み込みはじめた。リソスフェアはジグソーパズルのように数十枚のプレートに分割され、地球の表面でぶつかり合い、地質活動の時代が始まった。

 中央海嶺では、地下から上昇してきたマントル物質(マントルプルーム)が冷えて新しい海洋プレートを作る。
一方、プレートの端にあって特に温度が低く、密度の高い部分は、海嶺からプレート全体を遠ざけるように引っ張り、やがてマントルの深部に沈んでゆく(マントル中に沈み込んだ部分は「スラブ」と呼ばれる)。2つのプレートが出会うと、密度が高いプレートが密度の低いプレートの下にすべり込む「沈み込み」という現象が起こり、地表で火山や新しい地殻が形成される。

例えば、2つの大陸プレートが衝突すると、アルプスやヒマラヤのような山脈ができる。また、大陸プレートや海洋プレートの下にマントルプルームがある場合には、地殻やホットスポットの移動に伴い火山が点々と並んでゆく。

 けれどもマントルの温度は徐々に下がってゆくので、いつかは、プレートが沈み込まなくなるほど温度が下がるときがくる。この時期を予想する研究は、過去にもいくつか行われている。

 成氏の今回の論文は、30億年前から現在までの地球のマグマ活動の強さに基づき、数学モデルを利用して、マントルが冷える速度を推定するものだ。これにより、プレート運動が終わる時期を大雑把に知ることができると成氏は言う。

続きはソースで

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/16/b/083100222/ph_thumb.jpg

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/16/b/083100222/
ダウンロード (3)


引用元: 【解説】地球のプレート運動、14.5億年後に終了説「私たちがよく知っているような世界は終わります」と研究者[09/03]

地球のプレート運動、14.5億年後に終了説「私たちがよく知っているような世界は終わります」と研究者の続きを読む

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1: 2016/11/20(日) 01:27:23.50 ID:CAP_USER
マントルと地球中心核の熱対流運動が相互作用し合う様子を
「マントル・コア統合数値シミュレーションモデル」により再現
―地球がゆっくりと冷えるメカニズムを解明―

1.概要

国立研究開発法人海洋研究開発機構(理事長 平 朝彦、以下「JAMSTEC」という。)地球深部ダイナミクス研究分野の吉田晶樹主任研究員らは、実際の地球のマントルと外核を想定し、球殻の外側の層と内側の層の間で粘性率が何桁も大きく異なる二層熱対流システムの高解像度二次元数値シミュレーションを実施することで、激しい熱対流運動が起こっているマントルとコア(地球中心核)の相互作用のダイナミクスに関する基本物理を世界で初めて解明しました。

私たちが住む地球の約46億年の内部変動はマントルと外核の対流運動の相互作用によって担われ、地球内部の最も外側を覆う粘性率が極めて大きなマントルの対流運動が主体的に外核の対流運動を支配していると一般的に考えられてきました。
しかしこれまで、この考えを定量的に実証した研究はなく、その物理メカニズムもよく分かっていませんでした。

本研究のシミュレーションによって、マントルと外核の熱対流運動が相互作用し合う様子を再現することに成功しました。
これにより、粘性率が桁で大きく異なる実際の地球のマントルと外核の境界(コア・マントル境界)において、熱的な交換が主として行われる「熱カップリング」という効果と、高粘性のマントルの対流がコア・マントル境界直下の外核最上部の流れを遅くする効果が働いていることがわかりました。
この両方の効果がある場合、外核の対流が非常に活発であるにも関わらず、コア・マントル境界での外核からマントルへの熱流量が抑制され、マントル対流のパターンが時間的、空間的に安定に保たれることになります。
また、地球誕生時から地球深部に蓄えられている熱が、地球の歴史を通じて“適度な効率”で宇宙空間に排出され、地球をゆっくりと冷やしている要因になると考えられます。

今後、地球誕生以降、冷却の一途にあるマントルの熱対流運動がプレート運動や大陸移動の歴史に及ぼす影響など、地球内部物理学上の第一級の未解決問題の解決に貢献することが期待されます。

なお、本研究は、JSPS科研費JP26610144(挑戦的萌芽研究)の助成を受けて実施されたものです。本成果は、米国物理学協会発行の「Physics of Fluids」2016年11月号に掲載されました。

タイトル: Numerical studies on the dynamics of two-layer Rayleigh-Benard convection with an infinite Prandtl number and large viscosity contrasts
著者:吉田晶樹、浜野洋三
所属:JAMSTEC 地球深部ダイナミクス研究分野

続きはソースで

▽引用元:海洋研究開発機構 プレスリリース 2016年 11月 16日
http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20161116/
ダウンロード (3)


引用元: 【地球科学】マントルと地球中心核の熱対流運動が相互作用し合う様子を再現 地球がゆっくりと冷えるメカニズムを解明/JAMSTEC ©2ch.net

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1: 2016/06/03(金) 08:08:36.46 ID:CAP_USER
冥王星、氷が絶えずわき上がる意外な地質運動が判明 | ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/16/060200198/


 冥王星で最も目立つ、明るいハート形の領域「スプートニク平原」は、地質学的に「生きている」ことが明らかになった。

 『ネイチャー』6月2日号に発表された2本の論文では、スプートニク平原の下にある氷の対流が、その表面をたえず新たに覆い直し、多角形のパターンを作り出しているという発見が報告されている。

 一見穏やかそうな平原の西半分では、比較的温度の高い窒素の氷が、下からたえずわき上がってきている。新たに表面に到達した氷は横に広がり、クレーターやその他の痕跡を消し去り、この領域を若々しく保っている。

 スプートニク平原に見られる多角形のパターンも、わき上がってきた氷が作り出している。その形は、氷床のゆっくりした動きとともに変化していくと考えられる。

 米ワシントン大学のビル・マッキノン氏は、「この領域は鼓動しています。実際に活動しているので、人類が10万年後に同じ場所を再訪することがあれば、パターンは大きく変化しているはずです」と語る。(参考記事:「冥王星に信じがたい5つの新事実発覚」)

 今回発表された2つの研究は、対流している窒素の氷の層の深さなど詳細な点では食い違いがあるが、基本的な主張は同じである。一方の論文の共著者である米パデュー大学のアレクサンダー・トローブリッジ氏は、「類似点があることの方に興味があります」と言う。「私たちが導き出した結論は非常によく似ています。科学はこうでなければなりません」


次々にわき上がる氷

 NASAの無人探査機ニュー・ホライズンズが2015年7月に冥王星への接近通過を行ったとき、科学者たちは、冥王星の地形や色、氷の様子が、低温の太陽系外縁部で作られたものとしてはきわめて多様であることに驚いた。太陽から遠く離れた太陽系外縁部では、太陽からの熱がほとんど届かないため、すべてがその場で凍りつき、太陽系が誕生した当時から、死んだ破片が円盤状になって太陽系を取り巻いていると思われていたからだ。(参考記事:「冥王星“接近通過”をめぐる10の疑問に答える」)

続きはソースで

ダウンロード

引用元: 【天文学】冥王星、氷が絶えずわき上がる意外な地質運動が判明 太陽系外縁の常識を上回る高速な活動 [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2015/07/20(月) 01:36:39.45 ID:???.net
2015年07月18日 11時41分
【ワシントン=中島達雄】米航空宇宙局(NASA)は17日、冥王星探査機「ニューホライズンズ」が撮影した冥王星の表面の画像を公開した。

ダウンロード


細い谷筋が不規則に走り、割れ目模様を作っている。

冥王星の表面は、凍った一酸化炭素とメタン、窒素で覆われている。表面が収縮したか、弱い熱の対流で生じた可能性があるという。

画像に映った範囲では、隕石いんせきの衝突で生じるクレーターがなく、滑らかだった。
模様は1億年以内にできたとみられる。画像は14日、ニューホライズンズが冥王星の約7万7000キロ・メートル上空から撮影した。

続きはソースで

画像
2015年07月18日 11時41分 Copyright © The Yomiuri Shimbun
http://www.yomiuri.co.jp/photo/20150718/20150718-OYT1I50007-L.jpg
ニューホライズンズが冥王星の表面を約7万7000キロ・メートル上空から撮影した画像。左下の横線の長さは20マイル(約32キロ・メートル)(NASAなど提供)

http://www.yomiuri.co.jp/science/20150718-OYT1T50038.html?from=ytop_ylist

引用元: 【天体】冥王星の表面に不規則な割れ目模様

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1: 2015/02/14(土) 21:10:50.32 ID:???.net
2015年2月13日ニュース「大陸移動の原動力はマントル対流を実証」 | SciencePortal
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2015/02/20150213_02.html


http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/150213_img3_w500.jpg
図1. シミュレーション結果の一例。地球表層の大陸分布の時間変化を表す。
(a)2億年前、(b)1億5000万年前、(c)1億年前、(d)現在。
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/150213_img4_w500.jpg
図2. インド亜大陸の高速北進の仕組みを示した模式図
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/150213_img5_w500.jpg
(上)1975年以降の考え方。マントルが大陸の底面を引きずる力は大陸移動の抵抗力として働く。
(下)今回の研究のシミュレーション結果に基づく考え方。大陸下のマントルの引く力が大陸移動の原動力として働く。
(いずれも提供:吉田晶樹・海洋研究開発機構主任研究員)


スーパーコンピューターを用いた3次元全球内のマントル対流のシミュレーションで、約2億年前から始まった超大陸パンゲアの分裂から現在までの壮大な大陸移動と、地球内部の物質の流れの様子を再現することに、海洋研究開発機構(JAMSTEC)の吉田晶樹(よしだ まさき)主任研究員と浜野洋三(はまの ようぞう)特任上席研究員が世界で初めて成功した。

ドイツの気象学者、ウェゲナー(1880~1930年)が1915年に著書「大陸と海洋の起源」で大陸移動説を提唱して以来100年間、謎だった超大陸の分裂とその後の大陸移動の主要な原動力が、大陸直下のマントル対流であることを突き止めた。JAMSTECが実施した北海道南東沖の太平洋プレートの地下構造調査に基づく観測結果(2014年4月2日ニュース「プレートが動く謎を解明」参照)とも符合した。2月12日の英オンライン科学誌サイエンティフィックリポーツに発表した。

研究グループはまず、マントル対流の新しいシミュレーションモデルを開発した。大陸を剛体的な板のように扱った従来のモデルと異なり、大陸がマントル対流で自由に変形しながら移動できるもので、過去の大陸の動きをよく再現できる。JAMSTECのスーパーコンピューターで、2億年前の超大陸パンゲアの形状と、実際のマントルの物性パラメーターを考慮した3次元全球内のマントル対流の大規模シミュレーションを実施した。

さまざまな物性パラメーターを変化させた系統的なシミュレーションで、2億年前から現在までの大陸移動の様子を調べた。中生代から起きた
大西洋の拡大やインド亜大陸の高速北進とユーラシア大陸への衝突など、パンゲア分裂後の地球表層の“大イベント”を追跡でき、現在の
地球に近い大陸配置に至るまでが再現された。

パンゲアの分裂は超大陸が熱を遮蔽したため、パンゲア直下のマントルが異常な高温になって「裂け目」を作り、たまった熱を地表へ吐き出す必要があったとみられる。また、パンゲアの一部のインド亜大陸が高速(年間最大18㎝)で北進した主な原動力は、パンゲア分裂直後にテーチス海北部に発達してマントル内を下降するコールドプルームだったことも確かめた。

続きはソースで

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引用元: 【地球物理学】大陸移動の原動力はマントル対流であることをシミュレーション

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~~引用ここから~~

1: 2014/07/16(水) 13:37:11.00 ID:???0.net

地球の磁場は、予想を超えるスピードで弱まり続けている
http://wired.jp/2014/07/16/magnetic-field/

欧州宇宙機関(ESA)の報告によると、地球の磁場はこの6カ月間、当初の予測の10倍のスピードで弱まり続けているという。
地球の磁場が発生する理由は、地球の外核にある溶解鉄の対流だと考えられている。
この磁場は、地表の上空約600,000kmにまで広がって、太陽から吹き寄せる放射線からわれわれを守ってくれている。
地球の高緯度地域で素晴らしいオーロラが見られるのも、地球の磁場のおかげだ。
ESAは2013年11月、地球の磁場の変化を高精度・高詳細に測定することを目指し、3基の人工衛星「SWARM」を打ち上げた。そして、SWARMが返してきた最初のデータによると、地球の磁場は「10年で約5%」というスピードで弱まっているという。

続きはソースで
~~引用ここまで~~



引用元: 【研究】地球の磁場は、予想を超えるスピードで弱まり続けている


【地球ヤバイ】地球の磁場が予想以上のスピードで弱まっている!の続きを読む
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