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地球のはなし（その三）

17 地球は何からできているのか top

　これまでの話とちょっとおもむきを変えて、ここで地球をつくる物質の話をしてみたいと思います。
　みなさんは「私たちの体は何でできているの」と聞かれたら、どんなふうに答えますか。
　「それは細胞の集まりです」「たんぱく質や脂肪からできていまーす」「いやいや、体の七十パーセントは水だっていうじゃないか」……。
　なるほど、たしかにそうですね。でもそれなら、細胞は何でできているのでしょう。
　たんぱく質や水のもとは？　つまり、一番大もとの元素は何なのか、ということです。
　これと同じことを、私たちの地球についても考えてみましょう。
　これまでは主に地球のかたい部分のことを話題にしてきたのですが、地球全体のことを考えるためには、かたい部分をとりまいている水や大気も忘れてはなりませんね。

18 ガスと塵の雲から生まれた地球 top

　この本のはじめに（「地球はなぜまるいの」で）、地球は太陽をとりまくガスと塵の雲の中で生まれたとのべました。
　この時の様子を、もう少しくわしくたどってみることにしましょう。
　地球や惑星が生まれる大もとになった場所は、銀河系のあちこちに分布しているガス星雲です。
　ガス星雲は塵を含んだガス（主に水素原子）の集まりで、その密度は一立方センチメートルに水素原子が一〜十個くらいという大変希薄な（地球上で私たちが真空とよぶ状態よりもっとうすい）ものです。
　こんな希薄なガス星雲でも、何かのきっかけで密度のこい部分ができると、それらは自分自身の重力のはたらきで収縮しはじめます。
　収縮がどんどん進むと中心部の温度が上がり、収縮で生じた熱で光る原始星ができます。
　そしてこの原始星の中心で水素原子の核融合反応 * がはじまると、本当に自分で光る恒星が生まれるのです。
 * 核融合反応　水素の原子核四個からヘリウムの原子核一個ができる反応。
　　このときエネルギーが放出される。太陽など恒星が光るのは、星の内部でこの反応が起こっているためである。

　そしてかたまりが大きくなるほど、重力の作用でますます小さな微惑星を引きつけるようになり、こうして雪だるま式に大きな惑星に成長していったと考えられます。
　地球も四十六億年前、たくさんの微惑星が集まってできあがったのです。

19 地殻の正体をめぐるなぞ top

　前に（「地球の中はどうなっているの」で）、地球のかたい部分はゆで卵のような構造をしているといいましたね。
　そう、卵の殻にあたる表層部が地殻、自身がマントル、黄身が核というわけでした。
　一方、大気や海も含めて、気圏・水圏・岩圏という区分があることもお話ししました（「地球は何からできているのか」で）。
　さあ、そうなると、地殻と岩圏け同じではないかという意見が出てきそうですね。
　たしかに大体同じといってよいのですが、最近では少しちがった使い方もされているので要注意です。
　すなわち、岩圏という場合には、地殻とマントル最上部を合わせた、約百キロメートルの厚さの表層部をさすことも多いのです。
　でも言葉の使い方をあれこれ議論するのがこの本の目的ではありませんから、ここでは地殻と岩圏は大体同じような意味だと思っておいてください。
　さて、地殻がどんな様子をしているかということは、地震波の伝わり方の観測などからかなりのことがわかっています。

20 火山の噴火はどうして起こる top

　しかし、このような分け方にはいろいろと間題があります。
　たとえば、一九七九年に長野県と岐阜県にまたがる木曽御岳山（おんたけさん）が突然噴火しました。
　この山は歴史に噴火の記録が残っていなかったので死火山とされていたのですが、この噴火で一気に活火山ということになってしまいました。
　そもそも火山は（大型のものはとくに）、数万年から数十万年という長い寿命をもっています。
　ですから、千年やそこら噴火がなくても、またいつ噴火するかわからないのです。
　こんなことから現在では、これからも噴火の可能性のある火山を活火山、もう噴火しそうもない火山を死火山とし、休火山という言葉は使わないことになっています。
　日本一の高さをほこる富士山は、一七〇七（宝永四）年の噴火以来もう三百年近くも黙ったままです。
　そのためよく休火山といわれたのですが、いまは立派な活火山の仲間です。
　さて、はじめにものべたように、日本には活火山がたくさんありますから、私たちは一生の間に噴火を目撃する機会が、一度ならず何回もあるはずです。
　近年では一九八六年の伊豆大島、一九九一年から数年間続いた雲仙普賢岳（ふげんだけ）の噴火などがよい例ですね。
　こういう噴火を眼（ま）のあたりにすると、「ああ、地球の中ってほんとに熱いんだなあ」といまさらのように感心してしまいます。
　そして火口から流れ出す溶岩などを見ると、地球の内部にはこんなものがいっぱいあるんじゃないか、という気になってきます。
　さあ、地球の中はマグマだらけなんでしょうか。
　前に、地球の内部は半じゅくのゆで珎に似て、黄身にあたる核の外核の部分はどろどろの状態であるといいました。
　すると、この外核の溶けた物質がマグマとして地表に噴き出してくると思う人がいるかもしれません。
　でもちょっと待った！　早合点はいけません。
　外核は分厚いマントルの下、二千九百キロメートルの深さにあるのです。
　いくら何でもこんな深いところから核の物質が上がってくるとは考えられません。

21 富士山は三階建ての活火山 top

　このような破片を総称して火山砕屑物（さいせきぶつ）といい、その中の粒の細かいものが火山灰です。
　火山砕屑物なんて、えらくむずかしい名前に聞こえますね。
　そこで最近はテフラ（ギリシャ語で灰を意味する）という言葉もよく使います。
　火山の噴火はいつも同じ調子で起こるわけではなく、ある時は溶岩が多がったり、またある時はテフラが多がったりで、長い目でみていくと、溶岩やテフラが交互に層をなして積み重なって高くなっていくのです。
　大型の円錐形火山（いわゆる成層火山）のでき方は大体こんなぐあいで、基本的には富士山もその例外ではありません。

ところがです。富士山をくわしく研究した地質学者たちの努力によって、富士山はそんなに単純なおいたちの山ではないことがわかってきました。 　長くすそ野をひいた美しい富士山のおなかの中に、二つの古い火山体（小御岳（こみたけ）火山と古富士火山）がかくれていたのです。 　いわば富士山は三階建ての火山だったのです。 　これはちょうど、親ガメの上に子ガメが、子ガメの上に孫ガメが乗っているようなものです。 　ところが一番上の孫ガメのスカートのすそが広すぎて、子ガメも親ガメもかくれてしまっているというわけです（図2）。 　このことから富士山の歴史をたどってみると、次のようなぐあいになるでしょう。 　まず数十万年前、駿河湾（するがわん）の北の大きな盆地で小御岳（こみたけ）火山が噴火をはじめました。 　富士山のおいたちはここから始まります。

図2　富士山のおなかの中をのぞいてみると…

　小御岳火山が二千三百メートルはどの高さに成長したあと長い休みの時代が続きましたが、約八万年前になって、いまの富士山の真下あたりで古富士火山の活動が始まり、それはほぼ三千メートルの高さにまで成長しました。
　そしてまたしばらくの休みをおいて、一万年ほど前から新富士火山の活動が起こり、やがて現在のような美しい円錐形の富士山ができ上がったのです。
　さて富士山は、おもに玄武岩質の溶岩やテフラからできています。
　玄武岩というのは、珪酸（ＳiＯ2）が少なくて鉄やマダネシウムが多く、こういう組成のマグマは粘りけが少ないのでよく流れます。
　そのため火山活動はおだやかで、大噴火はあまりしないと一般にいわれてきました（教科書などにも普通そう書いてあります）。　しかるに、古富士火山は玄武岩質のマグマでありながら、ものすごい大噴火を何度も繰り返したことがわかっているのです。
　その証拠の一つが、関東平野に広く分布している古富士火山の火山灰、いわゆる関東ローム層です。
　この大量の火山灰が玄武岩質の火山から噴き出したということは、火山学の常識から考えると異常なことです。
　火山の噴火には一般的な規則性があることは否定できませんが、この例からもわかるように、規則通りにはいかない面もあるのです。
　ここが自然現象の複雑で面白いところなのですね。
　玄武岩質マグマの火山でなぜはげしい噴火をすることがあるのか、この謎にみなさんもぜひ挑戦してみてください。

22 視野を広げて火山を見よう top

　火山のお話をもう少し続けます。
　今度は、よく知られている火山とはちょっとちがった、ユニークな火山のあれこれです。
　普通に火山の噴火というと、多くの人が思い浮かべるのは、真っ赤な溶岩流とか、もくもくまい上がる噴煙といった類のものでしょう。
　ところが真っ黒いままでたらたらと流れる溶岩がある、なんていったら、みなさんは目を丸くするのではありませんか。
　でもそれが現実にあるのです。ほんとに。
　地球上の岩石の大部分は、珪酸塩（けいさんえん）という、珪酸（ＳiＯ2）を主成分とした物質からできています。
　ですから、これらの岩石のもとになったマグマも、珪酸塩質のマグマです。
　珪酸塩が溶ける温度は大体千度前後なので、この物質のマグマが噴き出した時には真っ赤にかがやいています。
　ところが、これと全くちがった物質でできたマグマがあるとしたらどうでしょう。

　アフリカ大陸の東部を南北にのびる大地溝帯（リフトバレイ）に、オルドイニョ・レンガイ火山（標高二千八百九十メートル）というめずらしい火山があります（図1）。
　ここでは世界でただ一か所、カーボナタイトのマグマが噴出しているのです。
　カーボナタイトは、炭酸カルシウムや炭酸ナトリウムなどの炭酸塩を主成分とする火成岩です。
　炭酸塩の岩石というと、一般にはサンゴなどの化石を含んだ石灰岩を思い出しますが、このほうは堆積岩で、カーボナタイトとはちがいます。
　私の研究仲間で自然科学の写真家としても知られる白尾元理（もとまろ）さんは、一九九七年一〇月このオルドイニョ・レンガイ火山を訪ね、カーボナタイト溶岩の流れるさまをみごとにカメラにおさめました（図2）。
　この溶岩は、熱いとはいっても珪酸塩溶岩に比べるとずっと低温（五百度くらい）なので、流れている時でも赤く光らず、真っ黒いままなのです。
　しかも粘りけが少ないのでサラサラと流れます（写真をカラーでお見せできないのが残念です）。
　“ところ変われば品変わる”といいますが、めずらしい火山もあったものですね。
　このカーボナタイトマグマがどうしてできるのか、その謎はまだ充分にとけていません。

　硫黄というとその色は黄色だと思う人が多いでしょうが、温度が高くなると赤っぽくなり、五百度をこすと黒くなります。
　イオの表面には赤や黒などのさまざまな模様が見られ、これらは硫黄の溶岩の温度のちがいに起因していると考えられています。
　さらに新発見はイオだけにとどまりませんでした。
　一九八九年にボイジャー一号が海王星に近づいた時、衛星トリトンでまたまた火山活動が発見されたのです。
　太陽から遠いトリトンの表面はセッ氏マイナス二百度以下の極寒の世界です。
　そんなところで、地下の窒素の氷が液化し、さらにガスとなって噴煙を上げていたのです。なんとも冷たい火山です。
　こんな火山が見つかると、“マグマは熱いものだ”という常識を改めなければならなくなってきますね。
　いまや私たちは、マグマの概念を宇宙的な視野でとらえ直していく必要にせまられてきました。