バハ・カリフォルニアを大陸から引き剥がす力の一部は、9,000キロメートル離れた日本の地下から来ていた。沈み込み帯が2本になった変化が、太平洋プレートを渡って裂け目を速めた

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メキシコのバハ・カリフォルニア半島は、いまも大陸から離れつつある。半島と本土の間に細長く延びるカリフォルニア湾は、大陸の地殻が引き裂かれてできた若い海だ。この裂け目が地質学の常識よりずっと速く開いた理由を、チェコ科学アカデミーのギド・ジャンニ（Guido M. Gianni）さんと、テキサス大学オースティン校の Xiang He さんらが、地球全体のプレート運動の計算で調べた。出てきた答えは、太平洋を挟んで9,000キロメートル以上離れた、日本の近くの地下の出来事だった。論文は10月29日に Science に載った。

速すぎた裂け目

大陸が割れて海になるには、ふつう長い時間がかかる。地殻の下まで含めた硬い層（リソスフェア）が引き伸ばされて薄くなり、やがて切れて、割れ目に海底の地殻ができる。大陸の内側で始まった裂け目が大きな海の盆地になるまで、よくある例では3,000万年から8,000万年、あるいはそれ以上かかる。

カリフォルニア湾は、この過程を駆け足で済ませた。引き伸ばしが一点に集中してから海底ができるまで、数え方によって約600万〜1,300万年。海底で新しい地殻が広がりはじめたのは、約600万年前だ。もともとこの地域では、北米大陸の西岸の下に沈み込んでいたファラロンプレートの働きで地殻が引き伸ばされ、マグマの活動もあって、リソスフェアが弱くなっていた。だから割れやすかったことは確かだ。ただ、同じように弱くなった場所がどこでもこれほど速く割れるわけではない。何か、もうひと押しがあったはずだと研究チームは考えた。

この裂け目は、北米大陸の西岸の姿を大きく変えた。バハ・カリフォルニアは太平洋プレートの側に移り、いまのサンアンドレアス断層の系統ができあがった。そして Live Science の紹介記事によれば、裂開は育ちつつあったコロラド川に海への出口を与え、川はそこへ向かって地面を削り下げていった。その結果のひとつが、グランドキャニオンだという。

日本の近くで、沈み込み帯が2本になった

チームが目をつけたのは、同じ太平洋プレートの反対側だ。日本列島の南では、太平洋プレートがユーラシア側の下へ沈み込んでいる。この地域では、琉球や南海、フィリピンの沈み込み帯と、伊豆・小笠原・マリアナの沈み込み帯が、同じ向きに並んで沈み込む「二重沈み込み」の配置になっている。Xiang He さんは、西太平洋ではもともと1本だった沈み込み帯の隣に、もう1本が生まれたのだと説明している。地質学的な復元では、この組み合わせに大きな変化が起きたのが約1,000万年前で、カリフォルニア湾の周りで引き伸ばしと断層の活動が強まった時期と重なる。

沈み込んだプレートの先端（スラブ）は、自分の重さでプレート全体を引っ張る。2本のスラブが近くで同じ向きに沈むと、その引っ張りの効き方が変わり、影響は海溝のそばにとどまらない。太平洋プレートは1枚の板として動くから、西の端で起きた変化は、板の中の応力と、その下のマントルの流れを通じて東の端にも伝わりうる。大陸を横切る割れ目が太平洋を渡るわけではなく、つながった系の片側で力の釣り合いが変わると、反対側の釣り合いも変わる、という話である。

太平洋を渡った「引っ張り」

チームは ASPECT という公開の地球力学プログラムで、地球全体を3次元で表した模型を組んだ。沈み込んだスラブの形、マントルの構造、場所ごとのリソスフェアの性質の違いを入れて、マントルの流れと、プレートの動きと、プレートの中の応力を計算する。計算はテキサス大学のスーパーコンピューターで回した。基準にした模型は、観測されているプレートの動きと、地球の形を表すジオイドをきちんと再現した。

要の比較は単純だ。西太平洋の二重沈み込みが「ある」模型と「ない」模型を作り、応力の分布を引き算する。残った差が、二重沈み込みの寄与になる。結果、いちばん大きな変化はもちろん力の源である西太平洋の周りに出たが、それとは別に、カリフォルニア湾とソルトン・トラフ、サンアンドレアス断層の南部の周りに、引き伸ばす向きの応力がはっきり増えていた。増え幅は5〜10メガパスカルほどで、場所によっては10メガパスカルを超えた。論文の要旨は、5〜15メガパスカルの伸張応力が太平洋プレートを渡って伝わり、カリフォルニア湾とサンアンドレアス断層の南部に荷重をかけた、とまとめている。

バハ・カリフォルニアを大陸から引き剥がす力の一部は、9,000キロメートル離れた日本の地下から来ていた。沈み込み帯が2本になった変化が、太平洋プレートを渡って裂け目を速めた

上の絵は研究の内容をもとにした想像図で、実際の模型の図は出典の論文ページで見られる。テキサス大学のソーステン・ベッカー（Thorsten Becker）さんは Live Science に、日本付近の変化で影響を受ける場所は限られていて、バハ・カリフォルニアがその数少ないひとつだったことに「できすぎに見えた」と話している。チームは応力やマントルの性質、湾の境界の抵抗の仮定を変えて計算を繰り返し、増え幅の大きさは変わっても、湾の周りで応力が増えること自体は変わらないのを確かめた。約1,500万年前の海溝の位置を復元して入れた計算も試している。

遠くの力は、きっかけであって原因のすべてではない

上の絵も想像図である。メガパスカルという単位は面積あたりの力で、ここでは地震の大きさではなく、計算上の「引き伸ばす力の増え幅」を表している。この増え幅がどれほど効くかは、周りの岩がもともとどれだけ変形しかけていたかによる。すでに弱くなっていた縁に力が足されると、変形が狭い帯に集中しやすくなり、薄くなるほどさらに弱くなって集中が進む。チームは、この「地元の弱さ」と「遠くからの力」の組み合わせを、異例に速い割れ方の説明の候補として挙げている。

ただし、言える範囲には限りがある。この研究が示したのは、遠くの沈み込みが力を足しうるという力学的なもっともらしさで、裂開の歴史を最初から最後まで追いかけた連続の計算ではない。太平洋プレートが急に速くなったと言っているわけでもない。同じころメラネシア付近で沈み込みが止まってスラブの引っ張りが減ったため、西太平洋の二重沈み込みはむしろ、プレートの速さが落ちそうなときにそれを保つ役を果たしたのかもしれない、とチームは書く。「3,000万〜8,000万年かかるところを、何年分縮めた」という計算もしていない。遠くの力が、すでにあった裂け目の進みを助けたかもしれない。言えるのはそこまでで、裂け目を作ったわけでも、地元の弱さを作ったわけでもない。

それでも、いまのプレートの配置が「つながった1つの系」として振る舞うことを、地球全体の計算で示せるようになったこと自体が新しい、とベッカーさんは言う。沈み込み帯の生まれ方や並び方の変化が、はるか遠くの大陸の縁の運命に関わる。次の課題は、この地球規模の計算を、地域ごとの細かい変形の記録とつなぐことだ。なお、長い時間をかけた応力の模型は、個々の地震がいつ起きるかを予測するものではない。研究の資金は米国立科学財団（NSF）とイタリアの Fondo Italiano per la Scienza が出している。

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