海水はなぜ塩からいの?

食塩の主成分が溶けているから

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海水には、塩素、ナトリウム、硫黄、マグネシウム、カルシウム、カリウム、炭素、臭素などの元素が溶けています。このうちの85%を占めるのが塩素とナトリウムです。すなわち食塩の主成分である塩化ナトリウムが溶けているから塩からいのです(市販の食卓塩のビンに食塩の成分が記してあります)。

それではなぜ塩が溶とけているのでしょうか?これを考えるには太古の地球にさかのぼる必要があります。46億年前、誕生したばかりの地球は微惑星の衝突により非常に高い熱を帯びていました。そのため水は蒸発した状態で存在していたのです。しかし、微惑星の衝突が減少すると、次第に地球は冷え、水蒸気は雨となって地上に降り注ぎました。この雨は大気中の塩素ガスを溶かしながら降ったため、塩素を含んだ水が大地に溜まりました。これが海の始まりです。その後、酸性の海は徐々に岩石に含まれるナトリウムにより中和されていきました。つまり塩素を含んだ水にナトリウムが溶け、塩化ナトリウムを含む水ができたのです。このときから海水は塩からかったはずです。

海の塩からさが一定なのはなぜでしょうか?塩からさは、塩の濃度で決まります。塩の濃度は、水の量と塩の量で決まります。さらに時間を考慮すると、塩の量は塩が供給される速度(供給速度)と塩が除去される速度(除去速度)で決まります。海の塩からさが短い期間で変化しないのは、これらが釣り合っているからです。

海の水は年間 425 兆t蒸発します。これに対して雨は 385 兆t降り、川の水は 40兆 t流れ込みます。大雑把にいうと、このように海水の量は差し引きゼロです。

一方、川の水は岩石の塩分を溶かしながら海に注ぎ込まれますので、海には絶え間なく塩分が運ばれています。他にも、小さな粒になって空から降ったり、海底火山の爆発やマグマの噴出によっても供給されます。これだけでは塩が増える一方でず、実際は一定の割合で海水から除去されています。例えば、生物に取り込まれたり、溶けていた塩が沈殿したり、乾いて結晶になったりします。ただし、すぐに海から除される元素もあれば、いつまでも海の中をさまようものもあります。これを滞留時間といいますが、長いのは塩素(1 億年)やナトリウム(2 億 6000万 年)、短いのはカルシウム(100 万年 )などです。いずれにしても、海水の量、海に入ってくる元素量、滞留時間、そして出ていく元素量がうまく釣り合っているので塩からさも一定なのです。

福島朋彦(東京大学)

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