天体の海洋突入に伴う衝撃波発生の地球科学的効果の解明

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17654099
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 箕浦 幸治 東北大学, 大学院理学研究科, 教授 (10133852)
• Keywords: 天体 / 海洋 / 衝撃波 / 海底 / 堆積構造

Research Abstract

地球に捕捉された天体は,70%の確率で海洋に突入する。天体規模が大きい場合には,K/T衝突で知られているように,運動エネルギーの瞬間的な消費に伴い海洋地殻が爆発的に破壊される。海洋に突入した天体は最大規模のエネルギーを有する水中衝撃波を発生し,その効果は海洋全域に伝播する。衝撃波は,音と似通った性状を有し,海底下の音響的不連続面(例えば,固結-非固結堆積層境界)でエネルギーを瞬間的に散逸する。もしこのエネルギー散逸が堆積粒子にまで波及する場合には,直上の堆積構造を攪乱する形で集積体に記録されるであろう。本年度は,申請者(研究代表者:箕浦幸治)自身が衝撃波実験を試み,更に水槽実験により堆積物粒子移動の堆積学的現象を明らかにした。この結果を踏まえて,申請者が衝撃波散逸過程を数値的に復元した。設備備品で導入したコンピューターを活用して粒子の運動特性を堆積学的に解析し,併せて購入した画像処理ソフトを活用して高速度CCD映像の解析を行った。
深海底(泥質)堆積物を敷き詰めた水槽による衝撃波実験から得られた高速度CCD画像を解析した結果,水との密度差が小さい海底表層の泥質堆積物は衝撃波をほぼ完全に透過することが明らかとなった。また,泥質堆積物が物性の異なる堆積層と接していた場合には,物性不連続面において衝撃波の反射が起こり,泥質堆積物表層に微小なクレーター状の構造が形成されることが判明した。圧力測定の結果,これは,物性不連続面で間隙水圧力が急変し,間隙水が堆積物表層へ移動したために生じた現象であると推察された。深海底での衝撃波の伝播と反射による堆積構造の形成は,天体の海洋突入時に特有の現象であると考えられ,同様の堆積構造を海洋底掘削試料に見出すことで,全球規模での天体突入の時系列が得られると期待される。本研究での成果を学術論文としてまとめ,国際誌に投稿,査読中である。