地球内部に大量の水は存在しない？ 47
ストーリー by yosuke
下部マントルにもないはずだし 部門より
下部マントルにもないはずだし 部門より
岡山大学地球物質科学研究センターの研究成果によるとマントル遷移層(上部マントルと下部マントルの間の層、深さ400〜700km程度)に大量の水が存在する必然性はないことがわかった。
隕石に含まれる水は2%程度であるのに地球の表面にある水分は0.025%程で、残りは地中にあると考えられていたわけだが、一体どこにあるのだろうか。地球の始原物質である始原的な隕石に比べて地表で観察される水の量は圧倒的に少なく、残りの水がどこに存在するのか、それとも宇宙空間に散逸してしまったのかよく分かっておりません。マントル遷移帯は、オリビンの高圧相であるワズレアイトとリングウッダイトを主要な鉱物として構成され、その結晶構造中に水を貯えることが知られているので、マントル遷移帯は地球の水の貯蔵庫である可能性が指摘されてきております。
ワズレアイトとリングウッダイトに水が存在する場合の電気伝導度を高温高圧下で測定することにより、マントル遷移帯の水の量の見積もりを行いました。電気伝導度は結晶構造中に水が存在すると高くなる傾向が認められ、水を含むワズレアイトとリングウッダイトの電気伝導度は、今まで報告されたマントルで地球物理学的に観測された電気伝導度の値より高いことが分かりました。一方、無水に近いワズレアイトとリングウッダイトの電気伝導度は、観測の結果と非常に良く一致しました。 その結果、マントル遷移帯に水が存在する必然性はないことが示唆されました。
なお、論文はNatureに掲載されている。
つまりこういう事？ (スコア:1, おもしろおかしい)
Re: (スコア:0)
じゃなくて、
中は空洞で地底人達が住んでいると言う話です。
Re:つまりこういう事？ (スコア:1)
「失われた世界」があるのかもしれません。
ドイル卿か、超戦士か。
Re: (スコア:0)
ただよってなんかいません
水蒸気は軽いですよね (スコア:1)
充分小さいので大気で循環しないで宇宙空間に発散してしまう量が無視できない
と思っていたのですが、それだけの話じゃないんでしょうか？
それにしても「必然性」の意味がさっぱりわかりません。
Re:水蒸気は軽いですよね (スコア:5, 参考になる)
記事のほうだと長さの制限でいろいろ端折られているのでわかりにくいかもしれませんが，実際の議論は
もっと複雑でいろいろな話が絡んでいます．水に関しては，地球型の生物の生存に必須であること，他の
近隣惑星にはほとんど存在しないことから，特に興味が持たれており，そのため多くの研究が存在します．
まず，「地球の水の起源はどこだろう？」という議論があります．例えば
http://www.geog.or.jp/journal/back/pdf116-1/p196-210.pdf [geog.or.jp] (東京地学協会)
で述べられているように，細かな違いなどによりいくつかのシナリオ(とその複合物)が考えられます．
で，それらの説に対しては，H/Dの量の比や現在の水の量などで制限が付けられます．
しかし，これらの説は形成時の話ですから，現在の水の量とは差があるはずです．
では，初期大気からどのようにして現在のような大気になったのかというと，惑星大気の進化というものを
考える必要があって，こちらはこちらで膨大な研究があります．例えば
http://221.243.18.148/tenki/pdf/54_01/p005_008.pdf [221.243.18.148] (日本気象学会)
http://www.ted.isas.ac.jp/~venus/Documents/proposal/Chap7.pdf [isas.ac.jp] (JAXA)
などです．特に重要なのは散逸過程ですが，こちらも思った以上に膨大なイオンが散逸していることは
分かったものの定量的な見積もり（特に過去における散逸量）に関してはまだまだです．
つまり，水の起源（等）に関して議論したいものの，現在の水の正確な量はわからんし，昔あった水の正確な
量もわからんし，その間に散逸した量も正確にはわからん（ただしそれぞれ幾つもの見積もりはあります）
という状況なわけです．
しかし，どうも大抵の機構だと地球の水は初期にはもっと多かったはずで，それがどこかにいったようだ，という
話になり，それは多量に散逸したのか，いやいや(いくらか散逸したにしても)実は最初からもっと少なくて
最初の水の導入量が少なかった（モデルを変更する必要がある）んだ，といろいろ言われていたところに，
「いや，マグマとか結構水を含んでそうだし，それも考える必要があるんじゃねぇの？」という話が持ち
上がっていたわけです．
http://www.nature.com/nature/journal/v439/n7073/abs/nature04352.html [nature.com] (と，本文中に引用されてる論文等参照)
こういった議論の流れの中の一つとして今回の，「いやいや，地下の水はそんなに多くはなさそうですよ？」
という研究につながります．
#でもまだ実際に多いのか少ないのかは謎．まあこの手の研究は一発で正解が決まるようなものでもなく，
#幾つもの支持/不支持の論文がたまっていって，そのうちどちらかの形勢が悪くなっていって「なんとなく
#色々な研究結果から考えると○○の方が正しそうだ」となるんで，すぐには決着はつきません．
Re: (スコア:0)
原始地球に大量に存在していたかもしれない水も、衝突の際にほとんどふっ飛んだと思えますね。
Re: (スコア:0)
海が出来る前の話、地殻さえ形成されて無い頃の話。
冷えて固まってからそんな大衝突があったら、現在の地球はありえないよ。
Re: (スコア:0)
過去の学説・常識に反する主張なので『それ（過去の学説）は間違っている』とは言わず，
婉曲に『～と考える必然性はない』と言っているだけ．
学者の書く論文でもこういう回りくどい表現をすることはある．
Re:水蒸気は軽いですよね (スコア:3, 興味深い)
>充分小さいので大気で循環しないで宇宙空間に発散してしまう量が無視できない
>と思っていたのですが、それだけの話じゃないんでしょうか？
一旦天体に堕ちた水分子が宇宙空間に発散してしまうためには重力の減少か
内部エネルギーの上昇が必要で、惑星の場合両方とも難しいんじゃないでしょうか？
『～と考えることはできない』＝『それ（過去の学説）は間違っている』
『～と考える必然性はない』＝『他のシナリオでも説明できるかもしれない』
全く意味が違います。
Re:水蒸気は軽いですよね (スコア:1)
Re: (スコア:0)
程なく自転が止まってアラームが鳴るわけですな
干さなきゃ
Re:水蒸気は軽いですよね (スコア:1)
>内部エネルギーの上昇が必要で、惑星の場合両方とも難しいんじゃないでしょうか？
天体上の気体の分子は、マクスウェル分布に従った速度分布を持つはずです。
つまり、遅い分子も速い分子もあるので、速度の速い一部の分子は天体の脱出速度を越え、宇宙へ散逸すると考えられます。
なお、マクスウェル分布によれば、軽い分子では全体的に速度が速くなりますから、軽い分子ほど逃げやすいのでは
Re: (スコア:0)
>つまり、遅い分子も速い分子もあるので、速度の速い一部の分子は天体の脱出速度を越え、
>宇宙へ散逸すると考えられます。
こまった、あらゆる分子雲は時間Δtで質量が減るんですね？
これって本当に正しいんですか？つまり、なにか制限しないといけないような。。
「天体上の気体の分子は、マクスウェル分布に従った速度分布を持つはずです。
つまり、遅い分子も速い分子もあるので、速度の速い一部の分子は光速を越え
てしまうことが考えられます。」というのは正しくないですよね。
Re: (スコア:0)
素朴な疑問 (スコア:1)
無視できる誤差？
Re:素朴な疑問 (スコア:2, 興味深い)
>無視できる誤差？
誤差じゃないかねぇ。
全動植物を海に叩き込んだと想像しても・・・・大して海面の変動に問題にならなさそうだし。
まあイメージですが、桁が全然違うでしょうね。
むしろ空気に含有されている分の方が影響しそうな気がする。
Re: (スコア:0)
Re:素朴な疑問 (スコア:2, 参考になる)
Wikipediaによると [wikipedia.org]
とあります。
1m3 = 1t と見積もれば、1km3 = 10^9 t 。
9桁違えば誤差かなぁと思います。
採掘済み (スコア:0)
大昔に宇宙人が全部吸い取っていった、に一票。いま地表にある水は、当時採掘しきれなかった絞りカスが浮いてきたもの。
んなこといったらおめぇ (スコア:0)
なんで地球だけ表面に水面があるんよ？
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
アポロなんかはサハラ砂漠に降りて地球には水ありませんって言っちゃったみたいなもんだし。
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
自ら水を飲む (スコア:0)
Re:自ら水を飲む (スコア:2, おもしろおかしい)
オリビンって (スコア:0)
オリビン(Olivine) = かんらん石(橄欖石) = ペリドット(Peridot) [mineralstreet.jp] でした。
なるほど！
Re:オリビンって (スコア:1)
コランダムとかも言われないと(調べないと)何なのかわからないよね。
Re:オリビンって (スコア:1)
Re:オリビンって (スコア:1)
ご指摘ありがとうございます。
Re: (スコア:0)
Re:オリビンって (スコア:1)
残りはどこ？って (スコア:0)
Re: (スコア:0)
俺もそう思った。海ですら少なすぎるということかな？
Re:残りはどこ？って (スコア:4, 参考になる)
一方地球の質量は6.0×10^24kg
で、海水までぜーんぶ足しても0.025%程度ですな。
ちなみに生物が保有する水の量は1.200立方km(0.0001%)程度 [water.go.jp]だそうです。
typo(Re:残りはどこ？って) (スコア:0)
正：1,200立方km
#だけなのでACで
Re: (スコア:0)
表面にある水分の話なので地球全体の質量で割るのは違うのでは？
どこまでが地表になるのか知らないけど 地殻 [wikipedia.org]までで計算したら表面積が5.10072×10^8 km^2で地殻の厚みを多めに見て50kmとして地殻の体積は2.55x10^25 cm^3で、平均密度5.515 g/cm^3なので（地殻だけだともっと軽いかな）質量は1.41x10^26 g になる。
一方海の水の総量は1349.9 百万km^3 (=1.3499x10^18 m^3)で面倒だから海水1m^3の質量を1000kgとして海水の総質量は1.3
Re:残りはどこ？って (スコア:1)
地球の元になった小天体と隕石の成分は同じはず。
隕石には質量の２％の水がある。
なら、地球全体でも、質量の２％の水があったはず。
現在地表（ほとんどは海）にある水は、たったの0.025%。
なら、残りは地球内部にあるのかな？という話です。
だから、地球全体の質量で割るのが正しい。
Re: (スコア:0)
あーなるほど。
ただ、解せないのは隕石が小天体全体の組成を代表できるほど普遍的にどの隕石もどの小天体も2%の水分を含んでいるのだろうか、という点ですね。月の石も2%の水分を含んでいたんでしたっけ？
Re: (スコア:0)
月の石のような、分化を経た石がどうなっているかは全く関係ないです。
Re:とあるアニメのリミックスCDでは (スコア:0)
って研究なんじゃないですか。
で、そんなに無いかも知んない、って言っているんでしょ。
Re: (スコア:0)
Re:残りはどこ？って (スコア:1, 参考になる)
お試しあれ。
Re:残りはどこ？って (スコア:1)
# 子供のような発想力！
## おっさんがやってもキモいだけ。
# ￥～
Re: (スコア:0)
Re:残りはどこ？って (スコア:1, 参考になる)
海や氷床を含む地球表面に存在する水の総量の見積もりは約14億km3、質量にして 1420kg [wikipedia.org]
一方地球の質量は5.974×1024kg [wikipedia.org]
隕石等と比較して桁違いに少ないということです。
原始地球はドロドロの火の玉もとい溶岩の球だったという説もあるし、水の大部分が飛んでいても不思議は無いと思いますけどね。