是永 淳 (2014) 絵でわかる プレートテクトニクス

  • 是永 淳 [これなが じゅん], 2014: 絵でわかる プレートテクトニクス — 地球進化の謎に挑む。講談社, 180 pp. ISBN 978-4-06-154768-1.

2014年5月に出た本。わたしは2018年5月に、地学概論に関連する本をさがしていて、店頭で見つけた。

イラストレーション(カモシタハヤトさん)を活用した、プレートテクトニクスに関する入門読みものだ。最初の図(図1-1)は、世界地図に、プレートの境界やプレートの名まえを書き、さらに、運動速度をベクトルで示している。そのあたりの本文には、プレート境界が、プレートがぶつかって沈みこむところであったり、プレートがつくられる中央海嶺であったりする、という話題もある。

しかし、そこからの展開が、読むまえの予想とちがっていた。【たとえ話をすれば、英語作文の実用的な例文がほしいと思って、英語の入門書を買ったら、「英語はインドヨーロッパ語族の言語で、ヒンディー語とはこういう点が共通だ…」とかいう解説が書いてあった、というような感じ。】

本書の重要な主題(のひとつ)は、なぜ地球ではプレートテクトニクスがおきているのか、ということで、そのきちんとした答えはまだ出ていないが、どこまでわかったかを論じている。プレートテクトニクスはマントル対流の特殊な形だ。マントル対流が起きていることはふしぎではない。地球内部が宇宙空間よりも相対的に高温で、地球がひえつづけているからだ。地球内部には放射性核種の崩壊による熱源もあり、それはマントル対流を起こすうえで必須ではないが、助けになっている。しかし、惑星のマントル対流の数理モデルをすなおに考えると、たいてい、表面に硬い殻ができて動かず、その下に対流が起こる層がある、「硬殻対流」(これは英語のstagnant-lid convectionをもとに著者が考えた表現)になってしまう。地球ではなぜそうなっていないかは未解決な問題なのだそうだ。

それから、地球の歴史のうち古い時代(原生代)のプレートテクトニクスはどうだったのか。地球内外の温度差は今よりも大きかったから、物理の観点から考えると、プレートテクトニクスを含むマントル対流は今よりも活発だっただろう。しかしそうすると地球は実際よりも早くひえてしまう。地球内部の熱源がもっと多かったという考えは放射性核種の情報とあわない。しかし、岩石の化学の観点もふくめて考えると、マントルの温度が高いと、プレートは厚くなってゆっくり動く、というモデルをたてることができ、著者はこれで実際の地球の歴史が説明できると考えている。

この分野の科学研究の先端で考えていることを書いているようだから、発行後4年で事情が変わっていることもあるかもしれない。知識を得るための本というよりも、刺激を受けるための本として、学生にすすめられると思った。

折り返しのあとに詳しい目次をつける。

== 目次 ==
はじめに
目次
第1章 地球はどんな構造をしているのか
– 1.1 プレートとは
– – プレートは生まれては消えていく
– – プレート運動のスケール
– 1.2 プレートと地殻、マントル、そして核
– – 化学成分に基づく構造区分
– – 力学的性質に基づく構造区分
– – リソスフェアとアセノスフェア
– 1.3 地球の構造と歴史
– – 現在の地球の内部構造を知る方法
– – 内部構造の変遷
– [Column] 地震波トモグラフィーと数独
第2章 プレートテクトニクスの発見
– 2.1 失われた大陸?
– – 陸橋説
– – 混沌の理由
– 2.2 ウェゲナーの大陸移動説
– – 気象学者アルフレッド・ウェゲナー
– – 歴史的名著「大陸と海洋の起源」
– – 大陸は沈まない
– – 主流にならなかった理由その1 — 学問分野の壁
– – 主流にならなかった理由その2 — 発表のしかたがまずかった
– – 主流にならなかった理由その3 — 早すぎた死
– 2.3 プレートテクトニクス理論の登場
– – 古地磁気学の誕生
– – 見かけの極移動
– – 地球磁場の反転
– – 海洋底拡大説
– – 海底が消滅する場所
– – 原動力の説明
– – じつはまだわからないことだらけ
第3章 プレートテクトニクスはどのような現象か
– 3.1 プレートテクトニクスの原動力
– – 伝熱の基礎 — 熱伝導・輻射・移流
– – 対流と境界層
– – マントル対流
– 3.2 マントル対流理論の基礎の基礎
– – 熱伝導のスケール
– – プレートの成長速度
– – 海の深さと海底の年代
– – マントル対流の熱流量
– 3.3 現在のプレートテクトニクス
– – 「プレート」と「リソスフェア」
– – 海洋性リソスフェア
– – マントルプリューム
– – 大陸性リソスフェア
– – 現在のプレートテクトニクスの特徴
第4章 プレートテクトニクスはいつはじまったのか
– 4.1 過去のプレート運動の復元
– – 地磁気縞模様による復元
– – 大陸のジグソーパズル
– – 4つの超大陸
– 4.2 原生代のプレートテクトニクス
– – 地質年代の意味するところ
– – 原生代のプレートテクトニクスは今より活発だった?
– – 地球物理学者の悪戦苦闘
– – 新しい地球史観の登場
– – 熱くてゆっくりモデル
– 4.3 プレートテクトニクスのはじまりとそれ以前
– – 冥王代にすでにはじまっていた?
– – 「プレートテクトニクス」と「硬殻対流」
– [Column] ケルビン卿と地球の年齢
第5章 地球以外の惑星にもプレートテクトニクスはあるのか
– 5.1 地球以外の地球型惑星たち
– – 金星 — 地球の姉妹惑星?
– – 金星の表面はなぜ若いのか
– – 火星 — 昔は海があった?
– – 火星の地形と地殻の縞模様
– – 水星 — 依然として謎だらけの惑星
– – 水星の氷と窪地の由来
– 5.2 比較惑星学と生命居住可能領域
– – 生命体の住める惑星・住めない惑星
– – 金星と地球の大気が違う理由
– – マントル対流と惑星大気
– – プレートテクトニクスと海のつながり
– – 水の起源
– 5.3 太陽系外惑星の研究
– – 光度変化による検出
– – 系外惑星発見以後の比較惑星学
– [Column] 海がないのに海洋地殻?
第6章 プレートテクトニクスと生命環境
– 6.1 大気と海洋の起源
– – 大気の二次起源
– – 希ガスはなぜ希少なのか?
– – プレートテクトニクスによる大気形成
– 6.2 二酸化炭素と酸素の歴史
– – 地球温暖化と二酸化炭素
– – 炭素の循環
– – 二酸化炭素の制御メカニズム
– – 酸素の収支
– – 酸素の出現
– 6.3 プレートテクトニクスと海水面変動
– – 海水面変動の歴史
– – 大陸の平均標高が低いわけ
– – 新しい地球史観とのかかわり
– 6.4 火成活動がもたらすもの
– – 洪水玄武岩と海台
– – 生命の大量絶滅の原因?
第7章 プレートテクトニクスはいつか終わるのか
– 7.1 地球の冷却
– 7.2 太陽の一生と海洋の蒸発
– – 輝きを増していく太陽
– – 海洋とプレートテクトニクスの寿命
– [Column] 地球近傍小惑星と人類の未来
第8章 プレートテクトニクス理論のこれから
– 8.1 地球科学の難しさ
– 8.2 プレートテクトニクスの3つの謎
– – なぜ地球ではプレートテクトニクスが起こっているのか
– – 昔のプレートテクトニクスは今より活発だったのか
– – プレートテクトニクスはいつはじまったのか
– 8.3 プレートテクトニクスが関係するその他の難題
– – 暗い太陽のパラドックス
– – 大陸地殻の厚さ
– – 地球磁場と海
– – これからの地球科学に期待すること
おわりに
参考文献
索引

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