Research press release

プレートテクトニクスが原因である地球の窒素に富んだ大気

Nature Geoscience

Earth’s nitrogen-rich atmosphere attributed to plate tectonics

地球に金星や火星と比べて窒素に富んだ大気があるのは地球のみがプレートテクトニクスを持っているからであるという研究が今週のオンライン版に掲載される。このことで、地球と同程度の窒素量を持って形成された惑星である金星や火星には同じような大気が存在しない理由を説明できる可能性がある。

Sami MikhailとDimitri Sverjenskyは惑星マントル内に存在する流体中の窒素の化学的ふるまいを計算し、地球上部マントルの大部分と、金星と火星のマントル全体で予想される条件下では、窒素はアンモニアとしてマントル鉱物内に固定されたままになることを発見した。しかしながら、十分な量の酸素が存在すると、窒素は流体中に窒素分子として放出され、マントル鉱物とは結合しないため、火山活動によって容易に脱ガスされる。片方のテクトニック・プレートがもう片方の下に酸素に富んだ多くの表層物質と共に滑り込む、地球の沈み込み帯下にある酸素に富むマントル物質は、唯一このような必要条件を満たしている。

The Earth may have its nitrogen-rich atmosphere, as compared with Venus and Mars, because only Earth has plate tectonics, reports a study published online in Nature Geoscience. This potentially helps to explain why Venus and Mars, planets that formed with similar amounts of nitrogen to Earth, do not have similar atmospheres.

Sami Mikhail and Dimitri Sverjensky calculated the chemical behaviour of nitrogen in the fluids of a planet’s mantle. Under conditions expected in most parts of the Earth’s upper mantle, and throughout the mantles of Venus and Mars, they find that nitrogen remains locked within mantle minerals as ammonium. However, if a sufficient amount of oxygen is present, nitrogen can be released into fluids as molecular nitrogen, which does not incorporate with mantle minerals, and can then be degassed easily through volcanism. The oxygen-rich mantle material beneath subduction zones on Earth - where one tectonic plate slides beneath another, bringing more oxygen-rich surface material with it - uniquely meets these requirements.

doi: 10.1038/ngeo2271

「注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したプレスリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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