地球の核が冷たいことが磁気の謎を解く
極度の高圧下で溶けた鉄の温度を測定する新技術によると、地球の核は科学者が長い間信じてきたよりも約1,000℃低い可能性がある。7月17日にモントリオールで開催されたゴールドシュミット会議で発表されたこの発見は、数値を改訂するだけではなく、地球の磁場が固体の内核が形成される前に何十億年も存続した理由という、地球物理学者を長年悩ませてきた謎を解決するかもしれない。
特定が困難だった温度
内核境界（地表から約5,150km下）は、外核の液体鉄合金が固体の内核に凍結する場所である。その温度は直接測定されるのではなく、地球深部の圧力を再現する実験室実験から推定される。これまでにこれに近い掘削は行われていない。
標準的な推定値は約6,000K（約5,700℃）であり、これは太陽の可視表面の温度にほぼ等しい。この数値はダイヤモンドアンビルセル実験と理論モデルの組み合わせから得られたもので、特に2013年に『Science』誌に発表された研究では、高速X線回折を用いて内核境界圧力下での鉄の融解温度が約6,230Kと報告されている。
査読付き出版を待っている今回の新しい研究では、研究者らが極限圧力下で溶けた鉄の温度をより直接的に測定できると主張する方法を導入している。この技術は、パルスジュール加熱とその場温度測定を組み合わせたもので、金属試料を200ギガパスカル（約200万気圧）以上の圧力下で4,000Kを超える温度に加熱する。研究者らは、内核境界条件下での鉄の融解温度が約5,200Kに近く、従来の基準より約1,000K低いことを発見した。
磁場が温度に関係する理由
内核境界の温度は単なる惑星の雑学以上の重要性を持つ。これは内核が初めて凍結し始めた時期を決定し、地球の磁場の動作を根本的に変えた出来事である。
地球の磁場は液体の外核における対流によって生成される。溶けた鉄が上昇し、冷却され、沈降するという自己維持型ダイナモである。内核が固化し始めると、潜熱と軽元素を外核に放出し、浮力を追加で供給して磁場を強化・安定化させた。
問題は、6,000Kの高温の核では、内核が凍結し始めるのに十分冷えるまでに長い時間がかかることである。いくつかのモデルでは内核の年齢は約10億年しかない可能性が示唆されているが、古地磁気学的証拠によれば、地球は少なくとも35億年前から磁場を持っており、それよりもさらに長い可能性がある。これにより、内核の助けなしで磁場を維持しなければならない25億年のギャップが生じ、これは「新内核問題」として知られる謎となっている。
より冷たい核がこの問題を解決する。内核境界が6,000Kではなく5,200Kであれば、内核は地球の歴史のはるかに早い時期、おそらく20億〜30億年前に凍結し始めていたことになる。磁場は地球の歴史の大部分（最近の4分の1だけでなく）にわたって固体の内核とその安定化エネルギーを享受していたことになる。
惑星進化への影響
この発見は地球を超えた影響も持つ。惑星の核の温度はその磁場が持続できる期間を決定し、それが太陽風による浸食から大気が生き残るかどうかを左右する。全球的な磁場を欠く火星は、数十億年前に大気の大半を失った。固体の内核を発達させなかった可能性がある金星には、内部で生成される磁場は存在しない。
もし地球の核が考えられていたよりも冷たいならば、冷却も速い可能性がある。地球化学者たちは、核にどれだけの放射熱が残っているかについて長年議論してきたが、これは熱進化モデルにおける重要な未知数である。より低い出発温度は核のエネルギー収支の制約を強め、地磁気ダイナモが減速しているかどうかの解明に役立つ可能性がある。
この研究は、パルス電気加熱を用いて実験室で核のような条件を再現する手法を用いたチームによって、年次国際地球化学会議であるゴールドシュミット会議で発表された。プレプリントまたは査読付き出版が今後予定されている。
主な情報源：サイエンス・オルグ（Science.org）、ゴールドシュミット会議、モントリオール、2026年7月17日報
雅子 訳