マントル。固い岩に、長い時間を重ねる。

手元の石と、地下の状態を分けて読む。

写真の蛇紋岩は、岩石が鉱物の集まりであることを目で確かめる入口です。ただし、標本の緑色や模様を、そのまま深部マントルの風景にすることはできません。地表で撮った標本の状態と、地下の高圧・高温の状態は違います。

マントル由来の岩石を海底などで得る場合も、採取したままの姿がすべて元の情報を残すとは限りません。JAMSTECが紹介する南西インド洋海嶺のかんらん岩には、海水による変質があります。残った部分を分析することと、見た目から地下を想像することは別の作業です。

固体という言葉に、時間の軸を足す。

プレートの下にあるのは、船を浮かべる液体のマグマではありません。USGSはマントルの岩石が固体であることを説明しています。ここで「固体なのに流れる」という表現を読むには、物質の状態と、どれくらい長く変形を追うかを分ける必要があります。

プレートは地殻だけでできているのではなく、地殻とマントル最上部を含む、比較的変形しにくいリソスフェア（岩石圏）です。その下のアセノスフェアは変形しやすい領域ですが、全体が液体という意味ではありません。地殻とマントルという組成の区分と、変形のしやすさによる区分は重なり方が違います。

長い時間にわたる変形が積み重なると、岩石の移動を流れとして扱えます。JAMSTECのマントル対流計算も、固体の岩石が流れるという振る舞いを対象にしています。液体化させたCGを観測映像として見せるのではなく、時間と計算の前提を添えて理解する現象です。

深くなれば、同じ石のままではない。

マントル全体を、緑色のかんらん岩だけで描くのも単純化しすぎです。JAMSTECの解説では深さ約660 kmを上部・下部の区分として扱い、深部では圧力と温度に応じて鉱物の種類や性質が変わることを説明しています。

図鑑の色分けは位置を覚える助けにはなりますが、その色の岩石が地球を同心円状に満たしている証拠ではありません。浅部の標本から得た情報を、どこまで深部へ適用できるか。高圧実験や地震波との照合が必要になる理由も、ここにあります。

一部が溶けることと、全部が液体であること。

マグマとマントルは、同じものの別名ではありません。マントルは地球内部の岩石の層、マグマは地下にある溶けた岩石を指す言葉です。地表へ出たものは溶岩と呼びます。マントルの一部が溶けてマグマを生むことはありますが、層の全体が液体になるわけではありません。海底から得たマントルの岩石も、どの鉱物が残っているかを調べることで、溶け方について手がかりが得られます。

火山や熱水の写真を見ても、その下のマントル全体が溶岩の海だとは結論できません。写真が示す局所的な現象と、内部の広い領域の状態には距離があります。次の探索では、熱水噴出孔の周囲と地球内部の全体図を並べ、何を直接見ているかを確かめてください。

内部の模様は、測定と計算から描く。

地震波の情報を多方向から集めることで、内部構造の違いを推定するのが地震波トモグラフィーです。色の付いた断面が示されても、それは岩石の自然な色を撮影した写真とは限りません。何の物理量を色で表したかを読む必要があります。

到着時刻を使うトモグラフィーでは、仮の地震波速度モデルで計算した時刻と、実際に観測した時刻のずれを比べ、モデルを調整します。得られる色分けは波の速度や参照モデルとの差などを示します。速度には岩石の種類、温度、圧力、流体の有無などが関わるため、「遅い色だから何度」と温度を一意に決めることはできません。凡例と参照モデル、観測経路の偏りを合わせて読みます。

対流の計算結果にも同じ注意が必要です。設定した物性や境界条件のもとで得るモデルと、実際の地球のすべてを直接測った記録を分けます。観測・実験・計算を行き来するほど内部の理解は深まりますが、一つの図ですべての未知がなくなるわけではありません。