LESSON 2
宇宙における地球p. 1~9

2023年度

教養課程：地球環境科学の最前線

担当： 熊本大学大学院A&B

横瀬久芳（海洋火山学）

宇宙を漂う“水の惑星号”

ビッグバン宇宙論

元素存在度と核融合

発熱反応
吸熱反応
（融合が安定）（分裂が安定）

元素の起源A periodic table showing the origins of the elements in the Solar System,
based on data by Jennifer Johnson at Ohio State University.
File:Nucleosynthesis periodic table.svg - Wikimedia Commons恒星の一生（サイズによって異なる）

Stellar evolution of low-mass (left cycle) and high-mass (right cycle) stars, with examples in italics. The backgroundimage is derived from http://imagine.gsfc.nasa.gov/teachers/lessons/xray_spectra/images/life_cycles.jpg andhttp://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/bh_labeled.jpg by NASA's Goddard Space Flight Center.

質量の大きな元素の合成

2つの中性子星同士が衝突して「キロノバ」と呼ばれる爆発を起こした瞬間の想像図。天... (nikkeibp.co.jp)
2つの中性子星同士が衝突して「キロノバ」と呼ばれる爆発を起こした瞬間の想像図。天文学者らは2017年10月16日、非常に激しくかつ可視光で観測できるこうした爆発によって引き起こされた「重力波」を初めて観測したと発表した。（ILLUSTRATION BY ROBIN DIENEL; COURTESY THE
CARNEGIE INSTITUTION FOR SCIENCE）

Galactic Year
(銀河年＝約2億3000万地球年）

地球の自転：0.465㎞/s

地球の公転：30㎞/s

太陽の公転：230㎞/s

銀河の中心に生命は

File:Artist’s impression of the Milky Way.jpg: NASA/JPLCaltech/ESO/R. Hurt derivative work: Cmglee - Artist’s impression ofthe Milky Way.jpg

天の川銀河をめぐる太陽系

ESO/Y. Beletsky https://web.archive.org/web/20081121184
421/http://www.eso.org/gallery/v/ESOPIA/P
aranal/phot-33a-07.tif.html

レーザーの先が天の川銀河の中心Galactic Habitable Zone

Credit: NASA's Goddard Space Flight Center http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/new-structure.html

NASA/Caltech
http://www.news.wisc.edu/newsphotos/milkyway.html

惑星系のハビタブルゾーン
Circumstellar habitable zone: CHZ）

A diagram depicting the habitable zone boundaries around stars, and how the boundaries areaffected by star type. This plot includes Solar System planets (Venus, Earth, and Mars) as well as
especially significant exoplanets such as TRAPPIST-1d, Kepler-186f, and our nearest
neighbor Proxima Centauri b.

地球誕生

BRIGHT SIDE Series

https://youtu.be/u1qTrNUTVOw

The past and future of the Solar Systemマグマオーシャンとコア形成
地球の層状構造大陸移動説：アルフレッド・ウエゲナー
ドイツの地球物理学者：1880年～1930年、グリーンランド探検中に遭難死

ウエゲナーは、測地学、地球物理学、地質学、古生物学、動物地理学、植物地理学および古気候学の研究成果を動員して大陸移動の問題に取り組んだ。

当時、ウエゲナーの考えは、アメリカでは“ナンセンス”や“独善的”と強烈に批判されていた。

“電信の丘”の詳しい地形断面図

6本すべてに、グランドキャニオンをはるかにしのぐ、V字谷の存在。

大西洋の海底に関するのデータの集積作業
航跡図

水深図

地震発生地点地震のあるところに山脈あり

ブルース ＆ マリー の出会い

ブルース・ヒーゼン

マリー・サープ（当時）1929年 北大西洋の大陸斜面で海底電線がすべて切断される事故が発生ブルース・ヒーゼンは、事故原因が地震そのものではなく、大陸斜面で発生したタービダイト流であると見抜き、28歳にして一躍有名になった。
“若者よ、大西洋中央海嶺の探査に行かないか？そこにはいくつかの山があるが、その山がどっちに向かって連なっているかさえわかっていないんだ“ モーリス・ユーイングにスカウトされ、以後30年間海底の研究を続ける。

“こんなはずはない！これじゃまるで大陸移動説じゃないか！”とうめいて頭を抱えるアメリカ人研究者のブルース。

1956年にアメリカ科学アカデミーのシンポジュウムで始めて発表された北大西洋海底図表。この図表が反響を呼んで、大陸移動説からプレートテクトニクス（1967）へと結実する。（ウエゲナーの死後、30年以上が経過する）

海底の想像図（1977年）

面積高度曲線（地球上における水深・標高の割合）

もしも地球表層の凹凸がなかったなら、地球は水深2400ｍの海に覆われる。

地表の凹凸は、複雑であるが、共通したパターンを持っている。

海洋底の形成年代の分布

http://earthguide.ucsd.edu/eoc/teachers/t_tectonics/p_age.html

地球の層状構造（内核-外殻-マントル－地殻－海洋－大気）
地殻：～数百度
上部マントル：数百度～2000℃
下部マントル：2000～3500℃
外殻：3500～5700℃
内核：5700℃

地球内部が5700℃ある理由は、重たい放射性元素の存在

プレートテクトニクスと物質循環

https://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/unanswered.html

環太平洋火山帯：環太平洋造山帯

環太平洋で発生する地震レアアース仮説におけるプレートテクトニクスの位置付け
1. 二酸化炭素ー岩石による地球のサーモスタット
2. 地上を作り上げる3. 生物の多様な進化を促進する
4. 地球磁場を可能にする
5. 太陽系の地球型惑星で明確なプレートテクトニクスが確認できるのは地球だけであるなどなど