地球上で最も重力が弱い場所が形成された過程を、米国とフランスの国際研究チームが解明した。数千万年にわたって地球深部で繰り広げられてきた力のせめぎ合いが、南極の氷床形成とも関係している可能性があるという。
重力は地球上のどこでも一定というわけではない。地球の自転による影響を補正したうえで測定すると、“重力が最も弱い場所”は南極の地下にあることがわかる。この重力の落ち込みは、「Antarctic Geoid Low（AGL）」と呼ばれている。 このAGLがどのように形成され、どう変化してきたのかを解明したのが、フロリダ大学教授で地球物理学が専門のアレッサンドロ・フォルテと、パリ地球物理学研究所のペタル・グリショヴィッチだ。ふたりはマントル（地殻の下に広がる岩石の層）の動きをコンピューターシミュレーションで7,000万年前までさかのぼって再現することで、AGLの起源と進化の全貌に迫った。 「地球全体をCTスキャンで調べるようなものです。ただし、医療機関で使うようなX線は使えません」と、フォルテは説明する。「わたしたちには地震というツールがあります。地震波こそが惑星の内部を照らし出す“光”を提供してくれるのです」 フォルテらの研究チームは、世界中の地震波のデータと物理法則に基づくコンピューターモデルを組み合わせることで、地球内部の3次元構造を詳細に把握した。その再現結果は、衛星観測による重力場の測定値とも高い精度で一致しているという。 相反する力のせめぎ合い AGLの形成には、地球の深部における2種類のマントルの動きが関係している。ひとつは南極周辺の海洋プレートが地球内部へ沈み込んで生じる冷たく密度の高い岩盤「スラブ」であり、もうひとつは地球の核とマントルの境界付近から上昇してくる高温で軽い物質の流れを指す「プルーム」だ。この相反する2つの力のせめぎ合いが、数千万年の歳月をかけて南極の重力構造を形成してきた。 地球の内部構造を復元した結果、AGLは少なくとも7,000万年前から存在していたことがわかった。初期段階では、その中心は現在の南極ではなく南大西洋付近にあり、深さ1,830〜2,890km付近における下部マントルの密度の偏りによって生じていた。この段階での重力の落ち込みは強まったり弱まったりと変動していたが、やがて大きな転換点が訪れる。 約4,000万年前から3,000万年前にかけて、AGLの中心位置が南大西洋から南極のロス海へと急速に移動した。さらに約3,500万年前から現在にかけて、AGLの大きさが約30%増大したというのだ。これはマントル深部から長い年月をかけて上昇してきた熱い物質が、深さ1,300kmより浅い領域にまで達したことで、重力をさらに押し下げた結果であると、研究者たちは結論づけている。 この転換期を独立したデータで検証するための手がかりとなったのが、「真の極移動（TPW）」と呼ばれる現象である。TPWとは、地球の自転軸が長期にわたってゆっくりとシフトする現象であり、過去の岩石に残された地磁気（古地磁気）の記録から推定できる。 研究者たちによると、シミュレーションが予測したAGLの変化のタイミングは、この古地磁気データから推定される約5,000万年前の自転軸の急激なシフトと見事に一致していたという。地球深部のマントルの動きを再現したコンピューターモデルが、まったく異なる手法で得られた地磁気の記録とも整合したことで、今回のシミュレーションの信頼性は大幅に高まったといえる。 南極の氷床形成との接点 特筆すべきは、AGLの大きな変化が南極における気候変動と同時期に起きている点だ。AGLが急速に強まった5,000万年前から3,000万年前という時期は、南極で広範な氷河が誕生し始めた時期と重なる。重力の変化が氷床の形成に影響を与えた可能性が、今後の研究で検証されるべき重要な課題として浮上してきた。 重力の強さは、海面水位にも直接影響を及ぼす。重力が弱い地域では海水が周辺へ流れ出しやすくなり、その付近の海面はわずかに低くなる。南極のAGLが強まることで大陸周辺の海面水位が変化すれば、氷が形成される環境条件にも影響が及ぶ可能性があるというわけだ。 今後の研究では、重力・海面水位・大陸の標高変化がどのように相互作用するかを検証する予定だという。「地球の内部が重力や海面水位をどのように形成しているかをより深く理解できれば、大規模な氷床の成長と安定性に関わる要因についての知見が得られます」と、フォルテは語る。 地球の内側で起きている現象と外側に生じている気候との間には、いったいどのような関係があるのか──。悠久の時のなかで築かれてきた“重力の穴”は、地球というシステムの複雑さと奥深さを物語っている。 （Edited by Daisuke Takimoto) ※『WIRED』による南極の関連記事はこちら。 Related Articles 南極で唯一の昆虫からも、ついにマイクロプラスチックが初検出された 南極の「終末氷河」は、崩壊の一途をたどっている オゾンホールが南極から完全に“消える”未来が見えてきた 未来の可能性を拡張するアイデアとイノベーションのエッセンスを凝縮した、毎年恒例の大好評企画の最新版「THE WIRED WORLD IN 2026」。世界中のクリエイターや実業家、科学者など40名超のビジョナリーが、テクノロジーやビジネス、カルチャーなど全10分野において、2026年を見通す最重要キーワードを掲げた総力特集！ 詳細はこちら。.
重力は地球上のどこでも一定というわけではない。地球の自転による影響を補正したうえで測定すると、“重力が最も弱い場所”は南極の地下にあることがわかる。この重力の落ち込みは、「Antarctic Geoid Low（AGL）」と呼ばれている。 このAGLがどのように形成され、どう変化してきたのかを解明したのが、フロリダ大学教授で地球物理学が専門のアレッサンドロ・フォルテと、パリ地球物理学研究所のペタル・グリショヴィッチだ。ふたりはマントル（地殻の下に広がる岩石の層）の動きをコンピューターシミュレーションで7,000万年前までさかのぼって再現することで、AGLの起源と進化の全貌に迫った。 「地球全体をCTスキャンで調べるようなものです。ただし、医療機関で使うようなX線は使えません」と、フォルテは説明する。「わたしたちには地震というツールがあります。地震波こそが惑星の内部を照らし出す“光”を提供してくれるのです」 フォルテらの研究チームは、世界中の地震波のデータと物理法則に基づくコンピューターモデルを組み合わせることで、地球内部の3次元構造を詳細に把握した。その再現結果は、衛星観測による重力場の測定値とも高い精度で一致しているという。 相反する力のせめぎ合い AGLの形成には、地球の深部における2種類のマントルの動きが関係している。ひとつは南極周辺の海洋プレートが地球内部へ沈み込んで生じる冷たく密度の高い岩盤「スラブ」であり、もうひとつは地球の核とマントルの境界付近から上昇してくる高温で軽い物質の流れを指す「プルーム」だ。この相反する2つの力のせめぎ合いが、数千万年の歳月をかけて南極の重力構造を形成してきた。 地球の内部構造を復元した結果、AGLは少なくとも7,000万年前から存在していたことがわかった。初期段階では、その中心は現在の南極ではなく南大西洋付近にあり、深さ1,830〜2,890km付近における下部マントルの密度の偏りによって生じていた。この段階での重力の落ち込みは強まったり弱まったりと変動していたが、やがて大きな転換点が訪れる。 約4,000万年前から3,000万年前にかけて、AGLの中心位置が南大西洋から南極のロス海へと急速に移動した。さらに約3,500万年前から現在にかけて、AGLの大きさが約30%増大したというのだ。これはマントル深部から長い年月をかけて上昇してきた熱い物質が、深さ1,300kmより浅い領域にまで達したことで、重力をさらに押し下げた結果であると、研究者たちは結論づけている。 この転換期を独立したデータで検証するための手がかりとなったのが、「真の極移動（TPW）」と呼ばれる現象である。TPWとは、地球の自転軸が長期にわたってゆっくりとシフトする現象であり、過去の岩石に残された地磁気（古地磁気）の記録から推定できる。 研究者たちによると、シミュレーションが予測したAGLの変化のタイミングは、この古地磁気データから推定される約5,000万年前の自転軸の急激なシフトと見事に一致していたという。地球深部のマントルの動きを再現したコンピューターモデルが、まったく異なる手法で得られた地磁気の記録とも整合したことで、今回のシミュレーションの信頼性は大幅に高まったといえる。 南極の氷床形成との接点 特筆すべきは、AGLの大きな変化が南極における気候変動と同時期に起きている点だ。AGLが急速に強まった5,000万年前から3,000万年前という時期は、南極で広範な氷河が誕生し始めた時期と重なる。重力の変化が氷床の形成に影響を与えた可能性が、今後の研究で検証されるべき重要な課題として浮上してきた。 重力の強さは、海面水位にも直接影響を及ぼす。重力が弱い地域では海水が周辺へ流れ出しやすくなり、その付近の海面はわずかに低くなる。南極のAGLが強まることで大陸周辺の海面水位が変化すれば、氷が形成される環境条件にも影響が及ぶ可能性があるというわけだ。 今後の研究では、重力・海面水位・大陸の標高変化がどのように相互作用するかを検証する予定だという。「地球の内部が重力や海面水位をどのように形成しているかをより深く理解できれば、大規模な氷床の成長と安定性に関わる要因についての知見が得られます」と、フォルテは語る。 地球の内側で起きている現象と外側に生じている気候との間には、いったいどのような関係があるのか──。悠久の時のなかで築かれてきた“重力の穴”は、地球というシステムの複雑さと奥深さを物語っている。 （Edited by Daisuke Takimoto) ※『WIRED』による南極の関連記事はこちら。 Related Articles 南極で唯一の昆虫からも、ついにマイクロプラスチックが初検出された 南極の「終末氷河」は、崩壊の一途をたどっている オゾンホールが南極から完全に“消える”未来が見えてきた 未来の可能性を拡張するアイデアとイノベーションのエッセンスを凝縮した、毎年恒例の大好評企画の最新版「THE WIRED WORLD IN 2026」。世界中のクリエイターや実業家、科学者など40名超のビジョナリーが、テクノロジーやビジネス、カルチャーなど全10分野において、2026年を見通す最重要キーワードを掲げた総力特集！ 詳細はこちら。
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