地球の磁場が弱い南大西洋の上空、広がっているが「穴」でも逆転の前兆でもない

編集・パクト

「地球の磁場に巨大な穴が開き、ヨーロッパの半分ほどの大きさに広がっている」——こんな見出しを目にすると、不安になる人もいるだろう。

南米からアフリカにかけての上空に、地球の磁場が弱くなった領域が広がっているのは事実だ。南大西洋異常帯と呼ばれるこの場所は、確かに拡大しつつある。

だが、その事実の周りには、少なからず誇張や誤解も混じっている。ヨーロッパ宇宙機関(ESA)の観測衛星がとらえた本当のデータをもとに、何が起きているのかを、落ち着いて解きほぐしていこう。

まず「穴」ではなく「薄くなった部分」だ

いちばん最初に、大事な誤解を正しておきたい。よく「磁場に穴が開いた」と表現されるが、これは正確ではない。この領域で、地球の磁場が完全に消えてしまったわけではないのだ。

周囲よりも磁場が相対的に弱くなっているだけで、バリアそのものはちゃんと存在している。

この場所を、南大西洋異常帯(South Atlantic Anomaly)という。南米ブラジルの上空から、南大西洋をはさんでアフリカ南部の上空にかけて広がる、地球でもっとも磁場が弱い空域だ。

地球全体を守る磁気のバリアを、大きな傘にたとえるなら、この領域は傘の生地が一部だけ薄くなっている場所にあたる。

穴が開いて雨がざあざあ入ってくるのではなく、生地が薄いぶん、少しだけ雨がしみやすくなっている——そんなイメージが実態に近い。

そもそも地球の磁場は、どこから来るのか

では、そもそも地球の磁場はどうやって生まれているのだろう。その工場は、私たちの足元はるか下、地下およそ3000キロメートルの深さにある外核(がいかく)だ。

外核は、鉄とニッケルが溶けてどろどろになった、灼熱の液体の層である。その温度は、およそ数千度にも達する。

この巨大な液体金属の海が、地球の内部の熱と自転の力を受けて、ゆっくりと渦を巻きながら流れている。金属が動くと電流が生まれ、電流が流れると磁場が生まれる。

つまり地球は、その中心に巨大な発電機を抱えているようなものなのだ。この仕組みを「地球ダイナモ」と呼ぶ。

この地球内部の発電機は、古い岩石の記録から、少なくとも約34億年前には動いていたことが分かっている。

私たちが当たり前に受けている磁場の恩恵は、地球が長い歴史をかけて維持してきた、途方もなく大きな営みの産物なのだ。

そして、この液体金属の流れが場所によって強かったり弱かったりすることが、南大西洋異常帯のような「ムラ」を生む原因になっている。

この地球ダイナモが作る磁場は、決して一定ではない。液体金属の流れは、ゆっくりとではあるが常に変化しているため、地球の磁場も長い時間をかけて強くなったり弱くなったり、向きを変えたりしてきた。

地球の磁場全体の強さは、少なくとも1840年以降、100年あたり約5%のペースで弱まり続けている。

磁場は「見えないバリア」— なぜそんなに大事なのか

この磁場が、なぜそれほど大切なのか。それは、磁場が地球を宇宙の危険から守る見えないバリアだからだ。

宇宙空間には、太陽から吹き出す高速の粒子の流れ(太陽風)や、はるか彼方の宇宙から降り注ぐ高エネルギーの放射線が、絶えず飛び交っている。

これらをまともに浴びれば、生き物の細胞は傷つき、電子機器は壊れてしまう。地球の磁場は、こうした危険な粒子を受け止め、その多くを南北の極方向へ受け流している。

夜空を彩るオーロラは、磁場に導かれた粒子が大気とぶつかって光る、このバリアが働いている証しでもある。

磁場を失うとどうなるか。その答えは、となりの惑星が教えてくれる。火星は、かつては地球のような磁場を持っていたと考えられているが、はるか昔にそれを失ってしまった。

バリアを失った火星は、太陽風に大気を少しずつ剥ぎ取られ、今ではすっかり薄く冷たい、生き物のいない世界になっている。

地球と火星の運命を分けた大きな要因の一つが、この磁場の有無だったと考えられているのだ。地球の磁場は、私たちの空気と命を守る、文字どおりの生命線なのだ。

なぜ、南大西洋だけが弱いのか

では、なぜ地球のなかで、よりによって南大西洋の上空だけが弱くなっているのだろう。その原因は、はるか地下深く、地球の核とマントルの境目あたりにあると考えられている。

じつは地球の磁場は、きれいな一本の棒磁石のようにはできていない。全体としては南北を貫く大きな磁石のようでも、細かく見ると、あちこちに向きの乱れた磁場の「継ぎはぎ」がある。

とくにアフリカ大陸の地下深くには、まわりと性質の異なる巨大な岩の塊が存在し、その影響で、この地域の真上では磁場の一部が本来とは逆向きになっていると考えられている。

この「逆向きの継ぎはぎ」が、まわりの磁場を打ち消すように働き、結果として南大西洋の上空で磁場が弱まっているのだ。

ESAの衛星のデータでは、こうした逆向きの部分の一つがアフリカの下を西へ動いていて、アフリカ側の弱まりを強めていることも見えてきた。

アフリカの地下深くにあるこの巨大な岩の塊は、まわりの物質とは温度や性質が違うため、その上を流れる液体金属の動きにも影響を与える。

地球の内部は、私たちが思うよりずっと不均一で、でこぼこしている。

その内部のムラが、はるか上空の磁場のムラとなって現れる——南大西洋異常帯は、地球の奥深くで起きていることを、私たちに垣間見せてくれる窓でもあるのだ。

さらに、地球の磁石の中心軸が、地球そのものの中心からわずかにずれていることも、この弱さに拍車をかけている。

いくつもの要因が重なって生まれた、地球内部の複雑な事情の表れ——それが、南大西洋異常帯という「弱点」の正体なのである。

衛星や宇宙飛行士には、本当に影響がある

この弱点が宇宙で活動する機械や人に、実際の影響を及ぼしているのは本当だ。

地球のまわりには、危険な高エネルギー粒子が特に多くたまっている帯(ヴァン・アレン帯)がある。

ふだんは地表からずっと高いところにあるのだが、磁場の弱い南大西洋異常帯の上空では、この危険地帯が高度数百キロメートルという低い場所まで垂れ下がってくる。

ちょうど、多くの人工衛星や国際宇宙ステーションが飛んでいる高さだ。この領域では、飛び交う粒子の量が桁違いに多くなる。

この領域を通過する衛星は、強い放射線を浴びる。その影響で、コンピューターの記憶が一瞬ちらついて誤作動を起こしたり、センサーが変な値を出したりすることがある。

ハッブル宇宙望遠鏡も、この上空を通る間は一部の観測を止めている。国際宇宙ステーションでも、機器を保護するための対策がとられている。

目には見えない磁場の弱まりが、こうして現実の宇宙活動に、確かな影響を与えているのだ。

拡大と「分裂」— 最新データが示すこと

この南大西洋異常帯を、精密に見張っているのが、ESAが2013年に打ち上げた3機一組の磁場観測衛星スウォーム(Swarm)だ。

その観測から、この弱点が少しずつ広がり、しかも形を変えつつあることが分かってきた。

まず広がりについて。

デンマーク工科大学のクリス・フィンレイ教授らが、スウォームの11年分のデータから2025年に発表したところでは、この弱点は2014年以降、ヨーロッパ大陸のおよそ半分に相当する面積ぶん拡大した。

とくにアフリカ南西の大西洋上では、2020年以降、弱まりがさらに速く進んでいる。フィンレイ教授は「南大西洋異常帯は一つのかたまりではない。アフリカ側と南米側で変わり方が違う」と話す。

もう一つ注目されているのが、形の変化だ。2020年、ESAは、この弱点の東側、アフリカ南西の沖合にもう一つの弱い中心が現れ始めていることを報告した。

まるで一つの弱点が、二つに分かれていくかのようにも見える。ただし、これも「分裂が確定した」わけではなく、あくまで「そうした兆しが見える」という慎重な段階だ。

研究者たちは、この先どうなっていくのかを、注意深く見守っている。

スウォームは2013年11月22日に打ち上げられ、宇宙からの磁場の連続観測としては最も長い記録を持っている。

これは「磁場の逆転」の前兆なのか

いちばん気になる疑問に答えよう。地球の磁場は、じつは過去に何度も、N極とS極が入れ替わる「逆転」を繰り返してきた。

もっとも最近の完全な逆転は、およそ78万年前のことだ。この時代の境目は、じつは日本の千葉県の地層が、その証拠を残す世界の基準地点として国際的に認められている。

地球の磁場の歴史が、私たちの足元の地層にも刻まれているのだ。では、いま起きている南大西洋異常帯の弱まりは、次の逆転の始まりなのだろうか。

この問いに対し、アイスランド大学やドイツ地球科学研究センター、英リバプール大学の研究者が2018年に答えを出している。

彼らは3万〜5万年前の地球磁場のモデルを作り、2度の「磁場の一時的な大きな乱れ(エクスカーション)」を調べた。

すると、今とよく似た南大西洋異常帯のような弱まりが、約4万9000年前と4万6000年前にも起きていたことが分かった。

ところが、そのどちらも逆転や大きな乱れには至らず、磁場は回復していた。今回の弱まりも、同じように回復する可能性が高いという。

この結果から研究チームは、いま弱まっている磁場も、逆転や地磁気エクスカーションのような極端な現象を起こさずに回復する可能性が高いと結論づけている。

もちろん、地球の磁場が長い目で見て変化し続けているのは事実だが、「明日にも磁場がひっくり返る」といった不安は、少なくとも今の科学が示すところではない。

過度に恐れる必要はないのだ。

北の磁極も動いている — 変わり続ける地球

とはいえ、地球の磁場が「生きて動いている」のもまた事実だ。それを象徴するのが、方位磁針が指し示す北の磁極の移動である。

じつは、方位磁針が指す「北」の位置は、固定されていない。北磁極の動きは1990年代ごろから急に速くなった。

ESAの観測では、カナダ上空の磁場の強い領域が地球の表面積の0.65%(インドほど)縮み、シベリア上空の強い領域は0.42%(グリーンランドほど)広がった。

近年では1年に50キロメートル以上もの猛スピードで、カナダ北部からシベリアの方角へと移動を続けている。

あまりに速く動くため、船や飛行機、スマートフォンの方位計算に使われる世界共通の磁場の地図は、2019年に予定を早めて緊急に更新されるという異例の事態も起きた。

この地図は、ふつう5年に一度のペースで更新されるものだが、磁極の動きが予想より速すぎて、次の更新を待てなかったのだ。

私たちのスマートフォンが正しく方角を示せるのも、じつはこうした地道な観測と更新に支えられている。

地球の磁場は、私たちがふだん意識しないだけで、こうして絶えず姿を変えている。南大西洋異常帯の拡大も、北磁極の高速移動も、その大きな「揺らぎ」の一部だ。

大切なのは、いたずらに恐れることではなく、正しく知り、見守り続けることである。