公開日: 2024年9月6日 12:42pm AEST
著作者: Alan Collins
アラン・コリンズ博士
アデレード大学地質学教授
Disclosure statement: Alan Collins receives funding from The Australian Research Council (he is an ARC Laureate Fellow), AuScope and the MinEx CRC. He also has funding from a number of State and Federal Government bodies as well as BHP, Santos, Empire Energy, Teck Australia and the CSIRO. 開示声明
アラン・コリンズは、オーストラリア研究会議（ARC 名誉フェロー）、AuScope、および MinEx CRC から資金提供を受けています。また、州政府および連邦政府機関のほか、BHP、サントス、エンパイア・エナジー、テック・オーストラリア、CSIRO からも資金提供を受けています。
地球表面の岩石内部の情報を利用して、過去 18 億年間の地球のプレートテクトニクス (the plate tectonics) を再構築しました。
地球の地質学的記録がこのように使用され、これほど過去に遡るのは初めてのことです。これにより、地球の歴史の過去 40% を地図化する試みが可能になりました。下のアニメーションでご覧いただけます。
中国海洋大学 (the Ocean University in China) の Xianzhi Cao 氏が主導したこの研究は、現在、オープンアクセス ジャーナル Geoscience Frontiers に掲載されています。
美しいダンス
地球の長い歴史を地図化すると、美しい大陸のダンスが生まれます。それ自体が魅惑的で、自然の芸術作品です。
それは、誰もが知っている世界地図から始まります。その後、インドが急速に南に移動し、南半球で ゴンドワナ大陸が形成されるにつれて、東南アジアの一部が続きます。
約 2 億年前 (再構築では Ma または mega-annum)、恐竜が地球を歩いていた頃、ゴンドワナ (Gondwana) は北米、ヨーロッパ、北アジアとつながり、パンゲア (Pangaea) と呼ばれる大きな超大陸を形成しました。
その後、再構築は時間を遡って続きます。パンゲアとゴンドワナ自体は、より古いプレートの衝突によって形成されました。時間が巻き戻ると、ロディニア (Rodinia) と呼ばれるより古い超大陸が現れます。それはここで終わりません。ロディニアは、約 13 億 5 千万年前にヌーナ (Nuna) と呼ばれるさらに古い超大陸が分裂して形成されました。
地球の過去を地図化する理由
太陽系の惑星の中で、地球はプレートテクトニクスを持つ点で独特です。その岩石の表面は断片 (プレート) に分割され、互いに擦り合わされて山を形成したり、分離して割れ目 (chasms) を形成し、その後海で満たされたりします。
プレートテクトニクスは地震や火山を引き起こすだけでなく、地球深部から山脈の高さまで岩石を押し上げる作用もあります。こうして、はるか地下にあった元素が岩石から浸食され、川や海に流れ込むことになります。そこから、生物はこれらの元素を利用できます。
これらの必須元素の中には、DNA分子の枠組みを形成するリン (phosphorus) や、生物が大気中の窒素 (nitrogen) を取り除き、生命の構成要素であるタンパク質 (proteins) やアミノ酸 (amino acids) を作るために使用するモリブデン (molybdenum) があります。
プレートテクトニクスは、大気中の二酸化炭素 (carbon dioxide) と反応する岩石も露出させます。二酸化炭素を閉じ込める岩石は、今日私たちが引き起こしている激しい気候変動よりもはるかに長い時間スケールで、地球の気候を主に制御しています。
深い時間を理解するためのツール
地球の過去のプレートテクトニクスをマッピングすることは、地球の歴史を通じて完全なデジタルモデルを構築するための最初の段階です。
このようなモデルにより、地球の過去に関する仮説をテストできます。たとえば、地球の気候が極端な「スノーボールアース」変動 (“Snowball Earth” fluctuations) を経験した理由や、そのときに大気中に酸素が蓄積した 理由などです。
確かに、このモデルにより、私たちが知っている生命を支える地球の深部惑星と表面システム間のフィードバックをよりよく理解できるようになります。
学ぶべきことはまだまだたくさんあります
進化の原動力となる栄養素 (nutrients) がどのように利用可能になったかを理解するには、地球の過去をモデル化することが不可欠です。すべての動物細胞や植物細胞と同様に、核 (nuclei) を持つ複雑な細胞の最初の証拠 は、16億5000万年前にさかのぼります。
これは、この再構築の開始近くであり、超大陸ヌーナ (Nuna) が形成された時期に近い時期です。我々の目的は、ヌーナ形成時に成長した山々が複雑な細胞進化の原動力となる要素を提供したかどうかを検証することです。
地球上の生命の多くは光合成を行い、酸素を放出します。これはプレートテクトニクスと大気の化学反応を結び付け、その酸素の一部は海に溶け込みます。その結果、銅 (copper) やコバルト (cobalt) などの重要な金属の多くは酸素が豊富な水に溶けやすくなります。特定の条件下では、これらの金属は溶液から沈殿します。つまり、鉱床 (ore deposits) を形成します。
多くの金属は、プレートの縁に沿って発生する火山の根元で形成されます。古代のプレート境界が時を経てどこにあったかを再現することで、世界の地殻構造をよりよく理解し、鉱物探査者がはるかに若い山の下に埋もれている古代の金属に富んだ岩石を見つけるのを支援できます。
太陽系内外の他の世界を探索しているこの時期に、我々自身の惑星について、まだほんの少ししか見えていないことがたくさんあることを思い出す価値があります。
調査すべき期間は 46 億年あり、私たちが歩く岩石には、この間に地球がどのように変化したかを示す証拠が含まれています。
地球の過去 18 億年の歴史を地図化するこの最初の試みは、私たちの世界を地図化するという科学的な大きな課題における大きな前進です。しかし、それは単なる最初の試みにすぎません。今後数年間は、私たちが今立てた出発点から大幅に改善されるでしょう。
著作者 (Alan Collins)は、この研究が主に Xianzhi Cao、Sergei Pisarevsky、Nicolas Flament、Derrick Hasterok、Dietmar Muller、および Sanzhong Li によって行われたことを認めたいと思っています。共著者である彼は、研究ネットワークの歯車の 1 つにすぎません。著作者はまた、この研究の基礎となる地質学的研究を行ったアデレード大学のテクトニクスおよび地球システム グループの多くの学生と研究者、および国内外の同僚にも感謝します。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4ones(Koichi Ikenoue) の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
