동북대학 대학원 이학 연구과 무라카미 모토히코(村上 元彦) 준교수(비교 고체 혹성학 강좌) 그룹은 40수억년전에 깊은 마그마의 바다(마그마 오션)로 덮여져 있던 원시 지구 심층부에 있어서 마그마가 어떻게 분출했는지를 밝히기 위해 마그마 오션 심층부에 상당하는 압력 200만 기압을 넘는 극한적 초고압력 조건에 있어, 마그마의 모의 물질를 이용한 재현 실험을 실시해, 지하 약 3000Km(압력 약 130만 기압)의 맨틀 기저에 상당하는 깊이에 있어서 마그마가 현저하게 고밀도 구조로 변하며, 종래 예상했던 것보다도 더욱 「무거워진다」는 것을 밝혀냈습니다. 이 초고밀도 마그마는 주위의 맨틀의 암석 보다도 「무거워진다」고 예상되어 원시 지구의 마그마 오션 시대에 형성된 초고밀도 마그마는 그 후 40수억년의 지구 역사에 있어 맨틀 기저에 중력적으로 안정되게 존재해 온 것이라 생각됩니다.

이번 실험에서 밝혀진 맨틀의 기저에 있어 초고밀도 마그마의 존재와 핵 - 맨틀 경계 바로 위에 위치하는 마그마와 맨틀의 암석의 밀도 역전경계의 존재는 오랫동안 지구 심층부의 수수께끼로 여겨졌던 맨틀 최하부 직상 수Km에서 관측되는 「지진파 초저속도층」이라 불리는 비정상적인 지진파의 속도저하와 그 층의 두께의 양쪽을 모순 없이 설명 가능한 유력한 새로운 가설이라 생각됩니다. 맨틀의 기저에 40수억년 동안 계속 존재해 온 초고밀도 마그마의 존재는 지구 내부의 진화에 아주 큰 제약을 부여하는 것은 물론 규산염 유리의 초고압력 조건에서의 구조 변화에 관한 의견은 이후 신물질 합성 연구분야의 개척으로도 연결될 것이라 기대됩니다.

이번 연구 성과는 일리노이 대학의 Jay D Bass교수와의 공동 연구에 의한 것으로 미국 과학 아카데미 기요「Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America」(PNAS) 의 온라인판에 가까운 시일 게재됩니다. 또한, 이 연구는 문부 과학성 과학 연구비 보조금 젊은 연구자(A)(연구 대표자: 무라카미 모토히코(村上 元彦), 과제번호 22684028), 및 도전적 맹아(萌芽) 연구(연구 대표자: 무라카미 모토히코(村上 元彦), 과제번호 21654075)의 지원을 받았습니다.

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[문의처]

동북대학 대학원 이학 연구과 지학 전공

담당: 준교수 무라카미 모토히코(村上 元彦) motohiko*m.tohoku.ac.jp(*를 @로 바꿔 주시기 바랍니다)

(비서 타카하시 요코(高橋 陽子) ytaka*m.tohoku.ac.jp)(*를 @로 바꿔 주시기 바랍니다)

전화번호: 022-795-5789 (무라카미), 022-795-6662 (타카하시)