地球の核は太陽表面と同じくらい熱く、科学者はそれを間接的に推定した

惑星の深部にひそむ見えない炉

地球の核は、科学の中でもっとも到達しにくい場所のひとつですが、研究者たちは驚くほど詳細な姿を描き出しています。Live Science によると、科学者たちは核の温度を華氏約9000〜1万度超、つまり摂氏約5000〜5500度超と見積もっており、太陽表面とほぼ同じほど熱いとされています。

この推定は、内核と外核の境界を指しており、科学者はそこを核の中でもっとも高温の部分とみなしています。この温度は直接測定の結果ではありません。そこまで到達した装置は一つもありません。代わりに、核が何でできているのか、極端な圧力下で物質がどう振る舞うのか、そして地震波が地球内部をどう伝わるのかをもとに、慎重に組み立てられた推論です。

液体と固体、2つの核

地球に単一で均質な核があるわけではありません。液体の外核と固体の内核があります。外核は地表から約1800マイル、つまり2900キロメートル下で始まり、約1400マイル、つまり2200キロメートルにわたって広がっています。内核は地中約3200マイル、つまり5150キロメートル下で始まり、半径は約758マイル、つまり1220キロメートルです。

この構造は温度推定の中心です。科学者たちは、核は主に鉄、約85%でできており、そこにニッケルや軽い元素が加わると考えています。外核では、この鉄に富む物質は液体です。内核では固体です。これらの状態の移行は、研究者に重要な手がかりを与えます。外核が溶けた鉄なら、その温度はその深さにかかる巨大な圧力下で鉄の融点を超えていなければならないからです。

そこへ行かずにどうやって分かるのか

現在の推定は、複数の証拠の積み重ねによって成り立っています。ひとつは、極端な圧力をかけた鉄合金の実験室研究です。もうひとつは隕石の研究で、初期太陽系の形成に関わった物質、ひいては地球の成り立ちを知る手がかりになります。3つ目は地震学で、地震波が地球内部をどのように進むかを追跡します。

地震波が特に重要なのは、すべての物質を同じようには進まないからです。密度や状態の変化に出会うと、曲がったり、遅くなったり、消えたりする波があります。こうしたパターンから、地球には液体の外核と固体の内核があると科学者は推定しました。構造とおおよその組成が分かれば、その条件が成立するのに必要な温度を、高圧実験と組み合わせて見積もることができます。

つまり、得られるのは温度計の読みではなく、制約付きの科学的推定です。これは、惑星科学が直接観測の限界でどう機能するかを示す最も明確な例のひとつです。研究者は核そのものを採取できないため、その環境の一部を再現し、何が真実でなければならないかを検証します。

なぜ核は今も熱いのか

地球は約45億年前、溶けた岩石の球として形成されました。やがて鉄やニッケルのような重い元素が中心へ沈み、初期の核を形づくりました。今日も核が非常に高温であることは、その激しい起源と、地球深部で熱が蓄えられ、運ばれる極端な条件の両方を反映しています。

地表はすでに海洋、大陸、生命を支えるのに十分なほど冷えていますが、深い内部はまったく異なる環境のままです。外核はいまだ液体で、内核は驚異的な温度にもかかわらず、巨大な圧力の下で固体を保っています。

見方を変える温度

太陽表面との比較が印象的なのは、日常的な地質学と恒星物理学の距離感を縮めるからです。地球は足元で安定しているように感じられても、その惑星には星の見える外層に匹敵するほど熱い領域がなお存在します。

もちろん、核が太陽のように振る舞うという意味ではありません。ここでの比較は、組成や物理過程ではなく温度についてのものです。それでも、形成から数十億年を経た今も、地球内部がどれほどエネルギーを保っているかを示しています。

より大きな教訓は方法論にあります。地球の核は人間が直接調べることのできない場所ですが、それでも科学は複数分野の間接証拠を組み合わせることで、意味のあることを語れます。したがって、5000〜5500度 Celsius という推定は、気軽な当て推量ではありません。実験、材料科学、そして原初の熱を今も抱える世界の地震学的シグネチャーから導かれた結論です。

この記事は Live Science の報道に基づいています。元記事を読む。