最終更新日: 2025 年 9 月 4 日

地球の放射能: 地球の内部エネルギー

地球のマントルの放射性加熱を示す図 — *放射能の分布と地球の内部加熱を示す図。画像出典:astronoo.com*

陸生放射能

地球の内部放射能は主に地球の崩壊によるものです。放射性同位体。これらの崩壊によりアルファ粒子、ベータ粒子、ガンマ線が生成され、マントルや地殻内に熱エネルギーが放出されます。

放射性同位体の放射性崩壊によって放出されるこのエネルギーは、地球のマントルの一部を部分的に溶融した状態に維持し、リソスフェアプレートの運動を引き起こすマントルの対流を調整する上で基本的な役割を果たしている。この内部熱源であるプレートテクトニクスがなければ、長期的には不可能ではないにしても、海嶺の形成や火山活動は大幅に減少するでしょう。

放射性同位体の分布は均一ではありません。ウランやトリウムなどの特定の元素は大陸の地殻に集中していますが、カリウム 40 は上部マントルに多く存在します。この不均一性は、熱流の局所的な分布と地球のさまざまな地域の地質学的力学に影響を与えます。

表: 深さに応じた地球のマントルの粘度

粘度は均一ではなく、深さ、温度、圧力、鉱物組成に大きく依存します。ちなみに、蜂蜜の粘度は10Pa・s程度なので、上部マントルでも10Pa・s程度です。 10¹⁸粘度は蜂蜜の数倍ですが、それでも数百万年かけてゆっくりと流れることができます。

地球のマントルの粘度の桁違い
コートエリア	深さ (km)	おおよその粘度（Pa・s）	コメント
アッパーコート	0～410	10¹⁹ – 10²¹	延性が高く、リソスフェアプレート規模の対流が可能
ミッドコート	410 – 660	10²¹ – 10²²	粘度がわずかに高く、上部ゾーンと下部ゾーンの間の材料の移動に影響します。
下塗り	660 – 2,890	10²² – 10²⁴	非常に粘性が高いが、長い時間スケールで流れ、地球全体に対流をもたらす

出典: Karato & Wu (1993)、上部マントルのレオロジー、サイエンス 260: 771–778; ミトロヴィツァ＆フォルテ (2004)、地球惑星科学レター225:177–191。

内部加熱とマントル対流への影響

無線エネルギーは、内部加熱それがマントルの対流運動を引き起こします。これらの動きはリソスフェアプレートの変位を引き起こし、プレートテクトニクスや火山現象を引き起こします。発生する熱量は地球全体で約20TWと推定されます。

表: 主な放射性同位体とその地球温暖化への寄与

放射性同位体とそれに伴う熱流束
アイソトープ	半減期 (年)	相対存在量 (%)	熱流束(TW)	コメント
ウラン-238	4.47×10⁹	0.3	8	マントルと地殻の主な寄与者
トリウム-232	1.41×10¹⁰	1	8	主に大陸の地殻に存在
カリウム-40	1.25×10⁹	0.012	4	主に上部マントルの熱流に寄与する

出典: Jaupart et al. (2007)、地球と惑星内部の物理学160:3–30; ターコットとシューベルト (2014)、地球力学、3^e版。

地球の放射能: 地球の内部エネルギー

陸生放射能

表: 深さに応じた地球のマントルの粘度

内部加熱とマントル対流への影響

表: 主な放射性同位体とその地球温暖化への寄与

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