惑星表層環境ー内部共進化変動モデルの研究開発

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惑星内部変動モデルから見積もられる火山活動が起因する脱ガスによる温室効果ガスの供給量を用いて、惑星表層環境がどのように反応するか定量的に計算できるモデル開発を行った．惑星表層環境については、太陽からの放射エネルギーと惑星自体からの反射エネルギーのバランスで、表面温度の計算ならびに大気ー海洋中に存在する温室効果ガス（二酸化炭素）の量を計算し、気候状態の変動とプレートテクトニクスの相関関係を明らかにした．その結果、気候状態の変動は、スノーボールから高温環境を頻繁に行き来し、その変動の時間スケールは約3000万年程度であることが判明した．この時間スケールと脱ガス変動（火成活動）で規定されるマントル対流の特徴的時間スケールを比較すると、気候変動と脱ガスの時間スケールにある一致と見いだすことに成功した．つまり、長時間（数十億年）スケールでの、惑星全体における気候変動は、惑星深部のダイナミクスとなんらかの因果関係があることが推定することができる．また、表層環境維持における海洋の存在が惑星表面のテクトニックな活動にどのような影響を受けるかを、マントル対流モデリングを用いて調べた結果、惑星全体に現在の地球海洋の10倍程度の水が存在することが、現在の地球表層の海洋の量を説明するためには、必要であろうと考えられる結果が得られた．しかし、この結果は、地球深部の水の飽和状態に依存するために、最大値の見積もりであると結論づけられる．しかし、沈み込みに伴って、地球深部（遷移層）に持ち込む水フラックスの実験的な見積もりとモデルによって計算された水フラックスを比べると、同程度のオーダーであり、得られた結果でも十分に地球海洋の進化史を説明できる可能性を示唆している．