2011年10月27日木曜日

3_102 逸脱:超大陸 4

 超大陸は、地球史上、何度か形成されていたことがわかってきました。プレート運動は、ウイルソン・サイクルという一般則で説明されています。もちろん、超大陸の形成もウイルソン・サイクルで説明可能です。一番最近のパンゲア超大陸も、ウイルソン・サイクルでできたはずなのですが・・・・・

 超大陸の形成は、過去に何度かあったと考えられています。いくつかの超大陸があったという報告があります。ただし、時代が遡るほど、その詳細は不確かになります。
 復元されている超大陸で一番古いものとして、19億年前のヌーナ(Neuna、あるいはローレンシアLaurentiaとも呼ばれています)超大陸があります。ヌーナ超大陸は、多くの研究者が存在したのではないかと信じています。ヌーナは、最古の超大陸ではなく、もっと古い超大陸が存在していたと考えている研究者もいますが、定かではありません。超大陸の証拠は、古くなるほど不確かになってくるので、信じるかどうか心情的な判断も生じます。
 ヌーナ以降の超大陸をみていくと、約15億年前の超大陸(あったかどうか不明)、約10億から7億年前のロディニア(Rodinia)、約6億年前の超大陸(あったかどうか不明)、そして一番最近の2億5000万年前のパンゲア超大陸となります。
 超大陸があったどうかを述べることは簡単ですが、実際に復元をおこなうのは、簡単ではありません。復元の背景には、地質調査、化石の同定、地層の解析、岩石の年代測定、化学分析など、広域、長期間、膨大なデータの蓄積が必要です。すべてのデータを一人の研究者が出すことなど、とうていできない作業です。超大陸の復元は、多くの地質学者が長年かけて築きあげてきた知的成果の上に、成り立つものです。もちろん、超大陸を提唱するには、膨大な文献を集めてまとめるという大きな労力も必要です。
 さて、パンゲア超大陸の存在は、多くの地質学者が認めているものですが、その形成過程には、不明な点もあります。そのひとつは、なぜ集まったのかということです。
 大陸間の海洋プレートが沈み込むことによって、大陸が衝突します。いくつもの衝突が起こり、超大陸ができます。大陸が集まる以前には、間に海洋プレートがあったことになります。大きな海洋プレートは、長期間海底にあったため、充分冷えて重くなり、簡単に沈む込めます。海洋プレートと大陸プレートの性質やその違いに着目して、プレート運動を一般化したものを、ウイルソン・サイクルと呼んでいます。ウイルソン・サイクルでもあります。
 パンゲア超大陸の前には、ロディニア大陸(前の超大陸の名残)とゴンドワナ大陸(ロディニア超大陸から分裂したもの)があり、その両者の間には、できたての海洋がありました。いまの大西洋を思い浮かべるとわかりやすいと思います。パンゲア超大陸は、できてすぐの海洋プレートが沈み込んでいったことになります。これは、プレートテクトニクスの基本原理であるウイルソン・サイクルに反します。少々不思議な作用が起こったことになります。
 一番最近の超大陸、多くの研究者が存在を認めているパンゲアの形成に、どうも謎がありそうです。その謎を説明するアイディアもありますが、次回としましょう。その説は、ウイルソン・サイクルに再考を促すことになるかもしれません。

・巨人の肩の上に立つ・
超大陸の復元には、先人の成果を
大量に利用することになります。
先人の成果の上に新しい科学が進んでいくという構図は、
地質学だけでなく、すべて科学がもっているものです。
科学、あるいは文明、文化の典型的発展方法ともいえます。
こお構図を「巨人の肩の上に立つ」
(Standing on the shoulders of giants)
と呼ばれることがあります。
Google Scholarでもこの言葉が示されているため、
眼にしている方も多いと思います。
12世紀のフランスの哲学者である
ベルナール・シャルトル(Bernard Chartres)
の言葉とされています。
このエッセイも「巨人の肩の上に立つ」ことで成り立っています。
先人に感謝です。

・時間に追われて・
秋も深まって来ました。
今のところが冷え込むこともあまりないので
過ごしやすい日々が続いています。
でも、深まる秋を味わう余裕がありません。
先週は出張や校務、科研費の〆切などが
たてつづけにあり、少々疲れましたが、
今週からは定常的な仕事の戻ります。
次には、論文の報告書、本の原稿の〆切がきます。
定常的な講義や校務をこなしているのに
なぜが、時間に追われています。
こればかりは、先人も悩んだのではないでしょうか。

2011年10月20日木曜日

3_101 系譜:超大陸 3

 現在の大陸の配置は、ばらばらで、超大陸は存在しません。過去の超大陸の存在は、ジグソーパズルのピースを読み取り復元するような労力が必要になります。それは先陣の努力の結果を利用することにほかなりません。

 前回、超大陸がいつ、どこに存在したのか、そもそも超大陸などというものが、本当に存在したのか、という疑問を提示しました。その疑問に答えるためには、過去の大陸配置をどう復元すればいいかを示すことが必要でしょう。
 プレートテクトニクスが、その答えを与えてくれます。プレートテクトニクスは、地表の地質現象をおこすメカニズムを、海洋プレートと大陸プレートが移動することで説明するものです。現在のプレートの運動は、方向も速度も実測されています。それを遡れば、過去の配置が復元できます。
 現在のプレート運動は、現在の海嶺でのプレートの生産と、海溝での消費、あるいは大陸同士の衝突などの復元は、数学的にもかなり厳密にできます。古くなるほどその精度は格段に悪くなります。現在のプレート運動が適用できるのは、現在の海嶺-海溝系が存在していた期間で、せいぜい1、2億年で、それ以前のプレート運動は不確かになります。さらに復元を難しくするのは、古い海洋プレートが海溝でマントルに沈み込んでおり、もはや存在せず海洋プレートの記録が消えてしまっているためです。
 一方、大陸プレートの記憶は、大陸地殻中に保存されています。幸いなことに、大陸地殻の中には、海洋プレートの破片や、海洋プレートの状態の情報を残す岩石があります。例えば、沈み込み帯で形成される変成岩(高圧変成岩や高温変成岩など)や火山岩(島弧の火山活動によるもの)、あるいは、海溝付近で形成される堆積岩(付加体の岩石やタービダイト)などがあります。そのような過去のプレートの断片的なピースを読み取って、古い時代を復元していきます。
 断片的なピースですから、古い時代のプレート運動を厳密に復元することは不可能です。大陸の配置や位置の概略は、なんとか復元できます。大陸の位置では、化石や堆積物の特徴から、熱帯や寒帯、湿地や氷河の様子、地球全体の寒暖の状態などの復元が可能です。
 大陸の配置では、現在はひとつになっている大陸でも、いくつかの素性の違った大陸が合体していることを復元することも可能です。例えば、まったく形成時代(A時代、B時代としましょう)が別の岩石種(A時代では暖かい地域、B時代は寒い地域でできた岩石)の違う大陸の岩石が、より新しい時代(C時代)の付加体の堆積物を挟んで接していたとしたら、次のような歴史が考えられます。まず、A時代にある大陸が暖かい地域で形成されます。次にまったく違ったB時代に寒帯で別の大陸が形成されます。それらの大陸がプレートの移動によって、C時代に衝突して合体します。このような履歴が、大陸の中のピースを解読することで復元できます。実際にはもっと複雑な履歴でしょうが。
 上の2つの例の大陸自身も、もっと古いものが寄せ集まってからできているかもしれません。その復元の背景には、膨大な作業と労力が投入されています。しかし、原理としては上述の復元を時代ごとに、大陸のピースからできれば、大陸の配置が復元できます。
 このような復元の結果、かつていくつかの時代で超大陸が存在したことがわかってきました。そして、一番新しい時代の超大陸は、パンゲア(Pangea)と呼ばれるものです。パンゲアは、古生代ペルム紀の終わり(2億5000万年前ごろ)、以前にあったいくつかの大陸(ローレンシア、バルティカ、シベリアなど)の衝突合体によって形成されたものです。この超大陸は、中生代三畳紀(2億年前ごろ)に、再び分裂をはじめました。これが、現在の大陸の配置につながっています。
 パンゲア超大陸以前には、どのようなものがあったのでしょうか。それは次回としましょう。

・出張・
水曜日から木曜日には、
出張で青森で出かけています。
木曜日朝に教育実習の授業があるので、
青森で1泊しなければなりません。
陸路でもなんとか行けるのでしょうが、
幸い千歳から飛行機を利用することが
大学で許されています。
体力的には楽できますが、
多くの移動時間が必要になります。
札幌-青森も遠いのですが、
道内でも網走や釧路、稚内もかなり遠くなりますが
陸路の移動になります。
そんな時は、北海道の広さを体感させられます。

・予防接種・
ここしばらく、天候が
めまぐるしく変わります。
夕立の様な激しい風雨があったかと思うと
すぐに青空が広がったりします。
室内では上着もいらないほど暖かったり、
あるいはストーブを焚くほど寒かったりします。
体調を崩しそうです。
インフルエンが怖いので
予防接種を早めにしました。

2011年10月13日木曜日

3_100 影響:超大陸 2

(2011.10.13)
 超大陸が形成されると、何が起こるのでしょうか。海洋や大気で、環境変化が起こると考えられます。それは、急激な変化ではありませんが、ゆっくりとした変化になるはずです。大陸が分裂している時にはない、超大陸だから起こる変化になりそうです。

 プレートテクトニクスで移動してきた大陸プレートが、たまたま集合したら、大陸が集まった地域ができることもあるかもしれません。ほとんどの大陸が一箇所に集まったものを、超大陸と呼んでいます。どの程度が「ほとんど」かは厳密ではありませんが、8割以上集まった状態を超大陸としようとされています。
 では、超大陸が形成されると、地質学的に何が起こるのでしょうか。大局的に見た時、海と陸の配置が非常に単調になっています。一つの大きな海洋と一つの大陸という状態です。この状態になると、分裂した大陸が存在するときにはない条件が生じます。何が起こるでしょうか。
 海がつながって一つになっていると、ある時、ある地域で起きた海の変化が、全域へ波及する可能性があります。例えば、寒冷化で海が凍りだすとき(季節変化ではなく長期の氷河期のような大規模なもの)、氷結する海域が一気に暖かい海域まで拡大する可能性があります。つまり、寒冷化が起こると、海がすべて凍ってしまうような氷河期に突入してしまうかもしれません。
 巨大な大陸があると、内陸から海までの距離が長くなり、大河が多数形成されることになります。大河の下流域には、広大な氾濫原からなら平野が形成されます。浅海や陸域で堆積物が大量に形成されることになります。大河はゆっくりと陸地を流れるので、陸地を構成している岩石の成分が、短い川より溶けやすくなります。そのような成分として塩類があります。もし塩分が、陸から海に大量に流れこむと、海水の塩分濃度が増加することも起こるでしょう。陸上に植物があれば、堆積物とともに、大量の有機物も堆積して、大気中の二酸化炭素が固体として抜かれることが起こります。
 マントル対流は地球の熱の放出によるメカニズムですが、熱の出口は海洋の海嶺が主となります。超大陸が存在すると、大陸の下のマントルの熱は長期間、放出されることなく、大陸下に蓄積されることになります。やがてはその熱が何らかのきっかけで一気に放出されることになります。それは、超大陸を分裂する活動となり、巨大な陸域の分裂ですから、大規模な火山活動を伴うと予想されます。
 超大陸があると、大陸が分散しているときにはみられないような変化が、急激ではありませんが、ゆっくりと大気や海洋の環境を変えてしまうことが起こる可能性があります。長期にわたる変化でありますが、地球の歴史においては、記録に残るほどの異変となる可能性があります。超大陸がいつ、どこに存在したかは、地球史において重要となります。
 超大陸の存在で、本当に上で述べたようなことが起こったのでしょう。そもそも超大陸などというものが、本当に存在したのでしょうか。過去の超大陸を復元するにはどうすればいいでしょうか。いろいろな疑問が湧いてきますが、それは次回としましょう。

・Steve Jobs氏の死・
Steve Jobs氏の死去の報を、6日に知りました。
2011年10月5日に亡くなったそうです。
前回のメールマガジンは、すでに発行していました。
Jobsがなくなって、1週間ほどたちます。
日本ではauからiPhoneの販売日と価格が公表されました。
Appleのビジネスは続くのですが、Jobs氏はもういません。
追悼の意を込めて、私のAppleやMacへの思い出を書きます。
かつて、私は、AppleやMacの信者でした。
ただし、Macは高価なので、
給料をもらうようになってからMacを使いはじめました。
AppleやMacの存在は、学生時代から知っていて、
魅力を感じ、あこがれを抱いていました。
購入したかったのですが、
学生の身分には高すぎて手が出でませんでした。
Macは憧れの存在でもありました
私自身は、大学院の時代からコンピュータを使用し、
所有もしていました。
それはDosマシーンでした。
就職して最初に購入したのがMac SE30でした。
高かったです。
その後、ソフトもそろえ、その素晴らしさに心酔していきました。
Macのソフトを更新しながら、本体も買い換えてきました。
私の周りも、私につられて、そして共同作業をするために、
Macを使う人も増えてきました。
博物館の業務でも印刷原稿をデジタル入稿していました。
印刷屋さんが使っていたシステムも
Macだったので都合が良かったのです。
ところがある時期、研究で使っていたMicrosoftのアプリケーションが
Windowsではバージョンアップしているのに
Macでは古いバージョンのままの時期がありました。
歯がゆく思っていたのですが、
同じ頃、Macでしが動かなっかたFreehandというドロー系ソフトも
Windowsに移行しました。
またPagemakerもWindow版が出まし。
このような状況の変化によって、
Macにこだわる理由がなくなりました。
選択肢が多く、価格も多様なWindowsに私は移行しました。
その後、MacあるいはAppleの製品にはしばらく魅力を感じませんでした。
Jobs氏がいなかった時期でした。
Jobs氏がAppleに帰ってきてから、輝きだしました。
私は、Windowsを使いながらも
iTunesを導入し、そしてiPodの購入をしました。
コンピュータはwindowsのままでしたが、
Appleが私の身の周りに再来しました。
現在も、我が家で初代のiPodは動いています。
バッテリーはだめになっていますが、
ダイニングに音楽を供給しています。
家内も長男もiPodを購入し使っています。
でも、iPhoneには魅力を感じませんでした。
なぜなら私は、携帯電話をあまり使用しないからです。
研究室でも自宅でも、ネットは高速回線を利用しています。
携帯電話は最低限の連絡用となっています。
でも、iPadには魅力を感じ、発売前に予約し購入しました。
現在、自宅のWiFiでネット接続の端末になっています。
子供たちも使っています。
コンピュータも、Windowsばかりなのに、
現在、Apple製品としては、
iPadとiPod(家族用3台、私自身はSonyのWalkman)があります。
私は、Windowsでしか動かないソフトをいくつか使っているので、
Macには移行はできません。
Macには魅力的なソフトがいくつもあり、
購入したい気も時々起きるのですが、
なかなか踏み切れません。
Jobs氏亡き後、再度Appleの製品を使ってみたい気もしています。
Appleには機械以上のなにかがありました。
それが魅力でした、
その魅力は、Jobs氏が生み出したものです。
なんにするかは、決まりませんが。
冥福をお祈りします。

・秋深し・
北海道は、秋が足早に深まって来ました。
朝夕は、結構冷え込みます。
曇りの日には寒々として、
冬の到来を予感させます。
快晴の青空は、いつにも増して澄み渡り、
清々しさが深まります。
北海道の秋は真っ盛りです。

2011年10月6日木曜日

3_99 大陸の成長:超大陸 1

 大陸はプレートによって形成され、移動し、変化していきます。そんな大陸の歴史の中で、たまたまほとんど大陸が一箇所の集まることことがあります。このような状態の大陸を超大陸と呼んでいます。今回は超大陸のシリーズです。

 プレートテクトニクスという考え方によって、大地の営み、そして生い立ちが説明されています。プレートテクトニクスとは、地球の表層が10数枚のプレートによって覆われていて、それらのプレートの運度によって大地の営みを説明しようという考え方です。
 プレートには海洋プレートと大陸プレートがあり、それら性質の違いによって、すべての地質現象を説明できるというものです。プレートテクトニクスが提唱されたころから、以前の考え方である地向斜モデルの欠点を補うだけでなく、過去のプレートが動いているという証拠が多数ありました。しかし、プレートが現在進行中の現象として、本当に動いているかどうかは、まだ示されていませんでした。それが批判、反論の最大の理由でもありました。
 今では、超長基線電波干渉法(Very Long Baseline Interferometry、VLBIと略されています)によって、プレートの移動は実測されています。ですから、プレートテクトニクスは、実証されたモデルといえます。まあ、今もかたくなにプレートテクトニクスを信じない人もいますが、納得できる対案がないので、あまり説得のある反論はありません。
 海洋プレートは海嶺で新たに形成され、海溝で沈み込み、地表の物質は新陳代謝されています。一方、大陸は、海洋プレートに比べて軽い物質からできているので、マントルに沈み込むことなく、大陸プレートとして地表を移動していきます。
 大陸を構成する物質は、列島(地質学では島弧と呼ばれます)で新たな大陸物質が形成されていきます。列島の沈み込み帯では、海洋プレートからしぼりだされたを成分によって、マントル物質が溶けマグマができます。マグマは列島の成分と混じり合うことで列島固有の成分となります。列島固有の成分は、実は大陸の成分の本質でもあります。少しずつではありますが、大陸物質は増えていくことになります。
 大陸物質は、いろいろな時代に、いろいろな量、形成されていきます。ある時期には大量に形成され、またある時期には余り形成されない時期もあったようです。造山運動や火山活動、侵食、風化などの作用によって、大陸物質は変化を続けています。昔のまま、今まで残っている大陸物質はほとんどなく、変形、変質、変成など変化しています。変化は起こりますが、いったんできた大陸物質の大部分は、地表に滞留することになります。そのおかげで、地球の古い歴史まで復元することができるのです。
 大陸プレートは、割れたり、合体したり変化をすることがあります。そして、時には、ほとんどの大陸が一箇所に集まることがあります。そのような大陸を超大陸と呼びます。

・パラダイム転換・
今では、ほとんど地質学の論文が
プレートテクトニクスを前提に書かれています。
プレートテクトニクスが否定されると、
大混乱になることでしょう。
そのような大混乱を地質学は経てきました。
地向斜からプレートテクトニクスへの変化は、
大きなパラダイム転換の時期になりました。
1960年から起こった科学革命です。
その当時のことを、私は知りませんが、
しばらくあとの1980年前後、私がいた時期の大学には
まだ科学革命の名残がありました。
科学革命では、流血こそしませんが、
人間の営みですから、いろいろ軋轢、不和、怨恨なども生じます。
それらの心模様は、弟子の世代まで残ることもあります。
科学の場は、純粋に論理だけですから、
そのような痕跡は表面上は消えていますが、
心の問題は、なかなか消えないようです。

・冬の勇み足・
北海道は、先週末から急激に寒くなりました。
近くにみえる山並みには初冠雪があり、
平野にも、みぞれやあられが降りました。
今年の冬は、例年より少々早めのようです。
まだ紅葉は済んでいないのに、
寒さが一気にきました。
もっと秋を楽しみたいのですが、
冬の勇み足でしょうか。