海洋は現在、地球の 4 分の 3 を覆っています。しかし、地球の初期には、その表面はほぼ完全に水で覆われていた可能性があります。研究者らはオーストラリアにある32億年前の岩石層でこのことを示す新たな証拠を発見した。これらのサンプルで測定された酸素同位体の比率は、古代の海が当時固体陸塊からの化学的影響をほとんど受けていなかったことを示唆しています。したがって、私たちの惑星はおそらく 2 つの発展段階を経験しました。最初はほぼ純粋な水の世界であり、その後初めて最初の大陸が出現しました。
研究者たちは、36億年から32億年前の始生代初期の地球がどのような様子だったかについて、長い間推測してきました。これまでの研究によると、私たちの惑星は約40億年間にわたって固体の岩石の地殻を持っていたが、それ以前は地球の表面は大部分が液体で、激しい小惑星の衝突によって繰り返し加熱され、砕けていた。地殻が固まって冷えると、広大な海が形成されました。当時はプレートテクトニクスがおそらくまだ始まっていなかったので、水を押しのける山や隆起した土地はほとんどありませんでした。したがって、科学者たちは、この当時、地球はほぼ完全に水で覆われていた可能性がある、つまり地球全体に海があり、大きな大陸が存在しない惑星である可能性があるのではないかと長い間考えてきました。
原始の海への窓としての酸素同位体
コロラド大学ボルダー校のベンジャミン・ジョンソンとボズウェル・ウィングは、この水の世界の仮説に対する新たな証拠を提供しています。研究のために、彼らはオーストラリアのピルバラ・クラトンから採取した岩石サンプルの同位体値を調べました。この岩層は地球上で最も古い地殻岩の 1 つであるため、始生代初期への扉を開きます。 「本当に古代の海水のサンプルはありませんが、当時の海水と相互作用し、その相互作用を保存した岩石は存在します」とジョンソン氏は説明する。これらには、当時古代の海底の一部であったピルバラ地域の 32 億 4 千万年前の地殻部分が含まれます。研究者らはこの岩石から 100 以上のサンプルを採取し、酸素同位体 16 と 18 の含有量を分析しました。これら 2 つの酸素変異体の比率は、過去の温度条件に関する情報だけでなく、風化や堆積物の堆積などの地球化学的プロセスに関する情報も提供します。 。
分析の結果、古代の海水には、今日の海水よりも重い酸素同位体O-18が1000分の3.3ほど多く含まれていたに違いないことが判明した。しかし、なぜ？この過剰の考えられる原因を調査するために、研究者らは初期地球の地球化学的および物理的プロセスを再現するモデルを開発し、さまざまなシナリオを実行しました。その結果、「始生代初期の水循環が海洋酸素のリサイクルによって特徴付けられていた場合、O-18が豊富な古海洋は再現できる」とジョンソンとウィングは報告している。もっと簡単に言うと、先史時代の岩石で測定された同位体値は、当時広大な陸地がなかったため生じた可能性があります。その結果、今日ますます重酸素を吸収し結合する化学プロセスが失われていました。
最初は水の世界、次に大陸
研究者らによると、その結果は、私たちの惑星が約32億年前にはほぼ純粋な水の世界だった可能性があることを示唆しているという。おそらく当時はこれより大きな陸地は存在しなかったでしょう。 「当時、最初の小大陸が水面上に突き出ていたという事実に異論はありません」とウィング氏は強調する。しかし、彼らの結果に基づくと、当時大陸土壌が顕著に存在する可能性はかなり低いと考えられます。 「酸素同位体比が徐々に現代の値まで低下したのは、大陸の風化と酸素のリサイクルがゼロから現代の速度まで増加したのは、わずか約 25 億年前です。 「したがって、地球の水循環は 2 つの異なる平衡状態を経験した可能性があります。1 つは大陸の出現前、もう 1 つは大陸の出現後です」とジョンソンとウィングは述べています。
あなたのシナリオは、以前の研究のシナリオと比較的よく一致している可能性があります。科学者たちは27億年前の岩石を分析した結果、最初の大きな陸塊がその時点ですでに出現していたという結論に達した。両方の研究を総合すると、最初の大陸の形成は 32 億年から 27 億年前のどこかの時点で起こった可能性があります。
出典: Benjamin Johnson および Boswell Wing (コロラド大学ボルダー校)、Nature Geoscience、 doi: 10.1038/s41561-020-0538-9
