32億年前の地球は大陸の存在しない「水の世界」だったと研究者が指摘

地球が46億年以前に誕生してから、徐々に大陸が形成されていったと考えられているものの、どのタイミングで広大な陸地が生まれたかについては諸説あります。そんな中、新しく発表された研究結果が、「32億年前の地球はまだ水の世界だった」と指摘しています。

Limited Archaean continental emergence reflected in an early Archaean 18 O-enriched ocean | Nature Geoscience
https://www.nature.com/articles/s41561-020-0538-9

Earth may have been a 'water world' 3bn years ago, scientists find | Science | The Guardian
https://www.theguardian.com/science/2020/mar/02/earth-may-have-been-a-water-world-3bn-years-ago-scientists-find

コロラド大学ボルダー校で地質科学の准教授を務めるボズウェル・ウィング氏と、彼の元で地質学について学び、記事作成時点ではアイオワ州立大学で地質学者として働くベンジャミン・ジョンソン氏が、「太古の地球がどのようなものであったのか？」を調査する新しいプロジェクトを開始しました。

2人のプロジェクトでは、オーストラリア北西部の奥地にある地質学的な情報が詰まった大陸地殻「ピルバラクラトン」の分析が中心となっているそうです。この地殻には32億年前の地球の海洋プレートが存在していることが明らかになっています。

By Penn State

研究チームはピルバラクラトンに含まれる32億年前の海洋プレートに含まれるさまざまな種類の酸素に注目。特に、100個以上の石から検出された酸素の安定同位体である酸素16と酸素18の相対量を分析し、当時と現在の海の違いを導き出そうとしました。なお、神奈川県立生命の星・地球博物館の作成した(PDF)ワークテキストによると、酸素18は酸素16に比べてわずかに重く、蒸発しにくいという特徴があります。

32億年前の海洋プレートを研究チームが分析したところ、当時の海水には現在よりも多くの酸素18が含まれていたことが明らかになっています。その理由として最も可能性の高い説明が、「当時の地球には大陸が存在していなかった」というものです。なぜなら、大陸が形成されると、地殻に含まれる粘土が海水中の重い酸素同位体、つまり酸素18を吸収してしまうからです。

この分析結果についてジョンソン氏は「海洋上に大陸がなければ、酸素同位体の割合は今日のそれとは異なります。そして、その値はまさに我々の調査で明らかになったものそのものです」と説明しています。

ただし、調査結果が「当時の地球には一切土地がなかった」ということを示すわけではありません。研究グループは小さな「微小大陸」が海のあちこちに存在したのではないかと疑っていますが、現在のようにあちこちに広大な大陸が存在したとは考えていません。

また、研究グループは32億年前の海が酸素18が多く存在した別の理由も考えられるとしています。大陸がこれまで考えられていたよりもはるかに遅いタイミングで形成された場合、酸素18を吸収する粘土が陸地ではなく海の中で形成された可能性があり、そうなると今回の発見と同じような化学的特徴が生じる可能性があるとのこと。

バーミンガム大学で火成岩について研究するアラン・ハスティ氏は、「地球に存在する最古の大陸物質は約40億年前のもので、大陸の出現とその成長についてはこれまで絶えず議論されてきました。地質学者たちはさまざまな方法で大陸の体積が時間と共にどのように変化してきたのかを推定しようとしています。大陸の成長と陸塊の侵食に伴う火山活動が、地球の海洋と大気の構成を変更したため、この情報は非常に重要です。つまり、大陸がいつ出現したかについての新しい研究は我々にとって大歓迎というこです」と語っています。

なお、ウィング氏らの研究チームは、今後より若い年代の海洋地殻の酸素同位体比を調べる予定だそうです。