米国は地球の神秘的な内部への新たな窓を開こうとしている

アリゾナ州テンペ -- 危険信号が掲げられた黒い重いカーテンで覆われた研究室で、科学者たちは惑星内部の灼熱の高圧状態を想像している。

まず、惑星の構成要素の小さな部分を 2 つのダイヤモンドの先端の間に押し込みます。 次に、宝石にレーザーを照射して加熱します。 斑点サイズのサンプルは、人間が地球上で感じる圧力の数百万倍の圧力に達する可能性があり、太陽の表面と同じくらい高温になる可能性があります。

デリケートで専門的、そして時には爆発的な、高圧的な研究の世界へようこそ。

実験室でサンプルを粉砕したり爆破したりすることは、科学者が内部に目を向け、他の方法では到達できない地球深部の状態を再現するのに役立ちます。 この研究は、私たちの存在に関する最も深遠な疑問のいくつかを探る鍵となります。それは、何が地球を居住可能にしているのか?というものです。 生命はどのようにして誕生したのでしょうか？ そして、私たちがまだ完全に理解していない地質学的プロセスは、今日の生命をどのように維持しているのでしょうか?

近年、この分野の焦点は外側、他の恒星を周回することが知られている数千の惑星にも向けられている。 天文学者たちは、私たちの銀河系には水の世界、スーパーアース、ホットジュピター、サブネプチューンの動物園がちりばめられており、そのうちのいくつかは生命を維持できるかもしれないという興味深いヒントを提供していることを示しました。 私たちはそれらの惑星を訪れることはできず、ましてやその深部内部を調査することはできないため、次善の策は研究室でそれらをでっち上げようとすることです。

アリゾナ州立大学の鉱物学者で、研究室で惑星内部のミニチュア作成に取り組んでいるダン・シム氏は、「これまで地球科学界では、私たちの主な目標は私たちの存在を説明することだった」と語る。 「しかし今、系外惑星（の発見）により、新たな疑問が投げかけられています。」

これらの探査を促進するために、米国は、科学者たちが10年間夢見てきた2階建ての高さの破砕機で、6,000トンの力を及ぼすことができる油圧ラムを搭載した、初めての真の「大型プレス」を手に入れようとしている。 。 「イチバン」という愛称が付けられたこの機器を使用すると、科学者は大幅に大きなサンプルを圧縮できるようになり、極限状態で材料に何が起こるかについての理解が深まります。

これは、1,370万ドルをかけて国が資金提供したFORCEと呼ばれる施設の一部であり、新しい潰す、絞る、ひねる機能を備えた一連の機器を収容する予定だ。

「私たちはエキサイティングな時期にいます。 私たちの無知は依然として非常に深く、本当に基本的な質問をしているのです」とASUの惑星科学者ジョセフ・オルーク氏は語った。

オルーク氏は高圧実験を行っているわけではありませんが、惑星がどのように形成され進化したのかをより深く理解するために、発見した結果をモデルに統合しています。 場合によっては、これらのモデルは驚くべき可能性をもたらします。 彼は、同僚が何マイルにもわたるダイヤモンドで作られたエキゾチックな惑星内部のモデルを発表した最近のセミナーを思い出しました。

「これらのモデルはすべて作ることができ、物理学と化学によれば、これらのことは技術的に考えられます」とオルーク氏は語った。 「私たちの物語がSFなのか科学的事実なのかを知るためのデータを収集するには、膨大な作業が必要です。」

教科書のイラストでは、惑星の内部生活は整然として単純に見えます。 地球の層（固体の内核、溶けた外核、マントル、地殻）は、ゴブストッパーのキャンディーのように、同心円状で色分けされ、対称的に見えます。

しかし実際には、事態はさらに複雑になります。

地質学者は、地震による地震波が惑星内をどのように移動するかを測定することで、温度、圧力、内部の岩石や流体の特性をマッピングし、医師が超音波を読み取るように、惑星内部の構造的特徴を解読できるようにしている。 これらの地図は、惑星の入れ子状の層が不規則で、時には山岳地帯であり、非常にダイナミックであることをますます示しています。

「マントルと核が結合するマントルの基部には、その下で本当に興味深いことが起こっている兆しがある」と国立科学財団のプログラム担当官デビッド・ランバート氏は言う。