A story to share together
ナディアのペーパーアース：火山のマグマは本当はどこからやってくる？
ナディアはマグマが地球の中心部から湧き出していると思っていましたが、層の縮尺模型を作ってみると、地殻は鉛筆の線よりも薄く、マントルは硬い岩石であることがわかりました。氷と塩の実験や、お湯が立ちのぼる実験を通して、ナディアとトマスはマグマが本当はどこで作られ、なぜ上昇するのかを突き止めます。
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ナディアの小学6年生のクラスでは、地球の内部の層がだれにでも見えるように、断面を切り開いた巨大な紙の地球を作っていました。友達のトマスと組んだナディアの担当は、火山がどこからマグマを得ているのかを示すことでした。ナディアは赤いマーカーを手に取り、赤く輝く中心部から地表の山へ向かって、太いチューブをまっすぐに描き入れました。「マグマは熱い核（コア）から来るのよ」と彼女は宣言しました。トマスは首をかしげて、そのチューブは実際にはどれくらいの長さになるのか尋ねました。
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ナディアは、紙の円の中心から端まで伸ばしたひもの長さを測りました。32センチメートルでした。実際の地球の半径は約6400キロメートルです。「ということは、この紙の上の1センチメートルは200キロメートルを表しているんだわ」と彼女は暗算して言いました。すると、この円の上ではマントルの厚さは約14.5センチメートルになります。液体の外核は約11センチメートル、固体の内核は約6センチメートルになりました。
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次にナディアは地殻の厚さを計算しました。大陸の下では約35キロメートルの厚さがありますが、それはこの円の上では2ミリメートル足らずに縮まりました。彼女が描いた赤いチューブはマントル全体、つまり1年に数センチメートルしか動かない固体の岩石が約3000キロメートルも続く層を突き抜けなければなりません。トマスがクラスの発泡スチロール製の地球儀を持ってきました。そこには世界の火山を示す赤いピンが刺さっていました。ピンのほとんどは、描かれたプレート同士の裂け目に沿って並んでいました。
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ナディアは自分の描いたチューブを二重線で消しました。もしマグマがプレートの境界付近で作られるのなら、そこにある何かが固体の岩石を溶かすのを助けているはずです。彼女はあるプレートが別のプレートの下へ沈み込む場所では、沈み込むプレートが海水も一緒に地下深くへと運び込むことを思い出しました。水は、熱い岩石をより溶けやすくするのでしょうか？本物のマントルの岩石を教室に持ってくることはできないので、彼女は同じ製氷皿から取った2つの氷とスプーン1杯の塩を使って代わりの実験を計画しました。
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ナディアは2枚の小皿にそれぞれ氷を1つずつ置き、左側の氷だけに塩をかけました。氷はマントルの岩石を表し、塩は沈み込むプレートによって運ばれる水を表しています。10分後、塩をかけた氷は大きな水たまりの中にありましたが、もう一方の氷の表面にはうっすらと水滴がついているだけでした。「塩が氷の融点（溶ける温度）を下げたんだね」とトマスが言いました。「水も同じように、熱い岩石の融点を下げるのかもしれないね。」
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次に2人は、マグマが何キロメートルもの岩石を通ってなぜ上へと登っていくのかを知る必要がありました。トマスは背の高いガラス瓶に常温の水を満たしました。ナディアは小さなボトルに冷蔵庫の冷たい水を入れ、赤の食用色素を加えて、フタを開けたままそのボトルを瓶の底へと沈めました。赤い水はボトルから流れ出し、水たまりのように瓶の底に広がりました。「冷たい水は密度が高いから、底にとどまるのね」とナディアは眉をひそめて言いました。
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ナディアは小さなボトルをすすぎ、熱い水道水と赤い色素を2滴入れ直しました。今度は、赤い煙のような筋がボトルの口からくるくると立ちのぼり、瓶の上のほうへ広がっていきました。温かい水は、同じ量の冷たい水よりも少しだけ体積が大きくなるため、密度が低くなって上へ浮かびます。溶けた岩石は周りの固体の岩石よりも密度が低いため、マグマもこれと同じように上昇するのです。
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地殻は薄すぎて細かい部分を描き込めなかったため、2人は長い帯状の紙を切り取り、いちばん上の200キロメートルだけを拡大して見せるパネルを作りました。ナディアはその紙に、海洋プレートが緩やかな傾斜で大陸の下へと沈み込んでいく様子を描きました。沈み込むプレートのすぐ上、地下約100キロメートルのあたりに、彼女は新しいマグマのたまり場を赤くポンポンと描きました。トマスはそこから、円錐形の山の下にあるマグマだまりへと立ちのぼる裂け目を描き加えました。
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ナディアはその山を何層にも重ねて作りました。沈み込むプレートのそばにある火山は、何回もの噴火を繰り返して成長するからです。彼女は灰を表す薄い灰色の粘土シートと、溶岩を表す赤い粘土の帯を一枚ずつ交互に重ねて、険しい円錐形の山に仕上げました。パネルの反対側の端には、トマスが火山のできるもうひとつの場所を描き足しました。2つの海洋プレートが離れていく場所です。そこでは、上昇してくるマントルの岩石にかかる圧力が下がるため、岩石が溶け出すのです。
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発表の日、クラスメイトたちは紙の地球と、細長い拡大パネルのまわりに集まりました。ある子が地殻のとなりに鉛筆を置いて、鉛筆の芯よりも細いと言ってみんなで笑いました。トマスは瓶の中に、赤いお湯の入ったボトルをもう一度沈めました。ナディアが立ちのぼる赤い筋からパネルの赤いマグマのたまり場へと指をさすと、色が上へと昇っていく様子に、クラス中が身を乗り出して見入っていました。
