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Essay ■ 3_197 核の水 5：マグマオーシャンの水
Letter■ 冬タイヤ・最後の調査
Words ■ 冷え込みが厳しくなってきました
（2021.10.28）
マグマオーシャンと核の水素の分配係数が、実験的に決定されました。地球の水素は、核の軽元素の候補だけでなく、表層では酸素と結びついて海となります。分配係数から地球初期の水の量が見積もられます。
Essay■ 3_197 核の水 5：マグマオーシャンの水
マグマオーシャンを再現した高温高圧実験でのその場観察から、水素が液体鉄には含まれていることが判明しました。しかし固体の鉄になると、水素は抜けていきました。
珪酸塩の液体のマグマにも、固体の岩石になっても、水素は残っていることはわかっていました。しかし、固体の岩石であっても、水素の量を測定するのが難しいため、水素の挙動を定量的に考えることができませんでした。今回の報告で、SIMSを改良した同位体顕微鏡システムで、岩石中の水素の測定することができました。
ダイヤモンドアンビルとレーザーで高温高圧状態を発生し、SPring-8でその場観察で液体金属中の水素の量を求め、それと平衡であったマグマの水素の量を岩石中の量とみなすことで、液体金属とマグマ間での水素の分配係数を求めることができました。
水素の金属/マグマの分配係数は、29以上となることがわかりました。つまり、水素は液体の金属鉄があると、珪酸塩より30倍もの鉄に分配されやすいことになります。つまり、水素は、親鉄（液相）元素として振る舞うことになります。
ここからさらに推定が進められていきます。マグマオーシャンでは、とんどの水素は液体金属にはいり、核にもっていかれました。しかし、少量はマグマに残り、マントルになったはずです。現在のマントル中の水の量は、マントル由来のマグマの実測から、その量は、海水と同程度だと見積もられています。つまり、現在のマントル中に海水と同じ量の水があったことになります。
マグマオーシャンの中には、もともと現在の海水の2倍の水の量があったことになります。もしそうであれば、マグマ中の含有量は約700ppmと見積もることができます。そこから、実験で求めたマグマオーシャンと金属鉄の分配係数から、溶けた金属鉄には3000〜6000ppmの水素があったと推定できます。地球初期には、現在の海水の約30〜70倍ほどの水が必要になってきます。その水のほとんどが核に取り込まれたことになります。
この量を核の密度に換算していくと、「核の密度欠損」のうち、3〜6割が水素で説明できることになります。つまり、欠損の主たる成分を水素といえることになります。
地球初期では、マグマオーシャンに取り込まれた水は、現在の海水と固体のマントル中に残されている水の合計になります。なぜなら地球初期のマグマオーシャンがあったころは、表層も熱く、海洋などができる条件ではなかったはずです。
地球を形成した素材には、それなりの水が含まれていたはずですが、そのほとんどが金属鉄に取り込まれ、ほんの一部がマグマオーシャンに残り、その半分が、現在の海となったのです。
まあ、後半は仮説に仮説を重ねていますので、検証が必要ですが、いずれにしても、核には多くの水素が存在し、その水素はマグマオーシャンの時代に溶けた鉄とともに核に落ちていくというシナリオが考えられます。核の実態が明らかにされつつあるようです。
Letter■ 冬タイヤ・最後の調査
・冬タイヤ・
北海道では、各地で初冠雪の情報が届きました。
わが町では、まだ降雪は確認していません。
霜は何度も下りて、見えている近く山並みには
何度が冠雪がありました。
里の雪も、もうすぐそこまで迫ってきています。
車は冬タイヤにしました。
この冬タイヤも、だいぶ使っているため、
そろそろ交換時期だと車屋さんにいわれています。
今シーズンの野外調査を終えて、来月になったら、
新しい冬タイヤに交換したいと考えています。
・最後の調査・
今週末、今シーズン最後の野外調査にでかけます。
講義の隙間をぬっての調査です。
2週前にも、調査にでかけたのですが、
雪とミゾレにあい、非常に寒い思いをしました。
雪が降ると、地質調査はできません。
今年も、コロナの緊急事態で出かけられなかったため
雪が降る前に、少しでも補っておこうと考えています。
今回は、雪の影響を避けるために、道南地域にしました。
なんとか雪にならないことを願っています。
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