古代の岩石から「スノーボールアース」の証拠が発見される

地球は多くの地質学的段階を経てきましたが、1 つの顕著な停滞期がありました。地球は、藻類や単細胞生物がほぼ 20 億年にわたって繁栄した熱帯環境を経験しました。その後、地球が極寒に陥り、状況は劇的に変化しました。

地球が巨大な冷凍庫になったのはいつなのか、これまでは不明だった。現在、ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジの研究者らは、スコットランドのポート・アスカイグ層として知られる岩の露頭で、7億1700万年前に熱帯の地球から凍った地球へと移行した証拠を発見した。これはスターティアン氷河期の始まりを示しており、地球の表面の大部分が氷で覆われた2回の「スノーボール・アース」イベントの最初のものとなる。多細胞生物は地球が解凍した後に出現し始めたと考えられている。

ガーベラックスとして知られるスコットランドの島々で発見されたポート・アスカイグ層のこの露頭は、熱帯の地球がいつ凍り付いたかを示す最初の決定的な証拠を提供している点でユニークです。その下層は、温暖な時代から極寒の時代へのタイムラインを示しています。世界の他の地域で同じ時期に形成された他の岩石には、この移行の証拠がありません。おそらく古代の氷河がそれを削り取ったためです。

「ポート・アスケイグには、地球規模の『スターチアン氷河期』の比較的完全な記録が保存されている」と研究者らは、最近地質学会誌に発表された研究で述べている。

私のスノーボール時代

スターティアン氷河期に形成された岩石の下には、ガルブ アイリーク層として知られる炭酸塩岩の深い層があります。これらは、10 億年前に始まり、寒冷化が進む 7 億 1,700 万年前まで続いた温暖な熱帯トニアン期のものとされています。この層で最も新しい岩石は、最初の「スノーボール アース」への移行の証拠です。

そもそもなぜ地球はこれほどの寒さに耐えたのでしょうか。太陽放射の急激な減少が特に長い冬をもたらし、（ダジャレを許していただければ）雪だるま効果を引き起こしたと考えられます。放射が減ると、より多くの氷が形成され、より多くの氷によって地球の反射率が高くなり、より多くの太陽光が宇宙に返されるため、地球は引き続き冷却され、さらに多くの氷が形成されます。

この地球規模の寒冷化がいつ始まったのかを突き止めるため、研究チームはガーベラッハ諸島から砂岩のサンプルを 11 個採取し、砂岩に含まれるジルコンを分析した。ジルコンは岩石層を年代測定するのに特に有用である。ジルコンは、含まれる岩石と同じぐらい古い場合が多く、地球最古の鉱物の一部となっている。また、化学的に分解されにくい性質も持つ。ジルコンで特に重要なのは、ジルコンにはウランが含まれており、ウランは長い時間をかけて鉛に崩壊する点である。鉛に変化したウランの量から、ジルコンが形成されてから経過した時間がわかる。

単なる一時的なもの

研究者らはレーザーアブレーション（サンプル内の元素や同位体の分布を明らかにするレーザー画像法の一種）とプラズマ質量分析法の両方を用いて、ウランと鉛の比率を測定した。ウランが鉛に変わるまでにかかった時間は、スターティアン氷河期の開始時期を推定したが確証は得られなかった過去の研究に基づく推定値と一致していた。

露頭のジルコンから研究者が得たもう 1 つのことは、スターティアン氷河期が約 5,800 万年続いたということだ。その後すぐにマリノア氷河期が続き、さらに 1,600 万年続いたと考えられている。この 2 つの「スノーボール アース」段階は、極低温期として知られるものを構成する。これらのジルコンを含む岩石は、おそらく超大陸ロディニア (より有名なパンゲア大陸の前身) が分裂していたときに、移動する氷河によって堆積したものと思われる。

ポート・アスカイグ層は、科学者たちが同じ研究で述べているように、「極低温氷河作用の最も厚い（最大1.1キロメートル）かつ最も完全な記録の一つ」です。

氷河がこの層を削り取らなかったため、地球が再び温暖化し始めた時期の記録も保存されています。スターティアン氷河期に形成されたジルコン結晶は、氷が溶け始めた後に形成されたジルコンに置き換わるまで、若い岩石では徐々に消えていきます。したがって、極寒の始まりの証拠だけでなく、約 6 億 3500 万年前に始まった雪解けの証拠も存在します。

氷が溶けると、エディアカラ紀には複雑な多細胞生物が出現し始めました。これにはいくつかの理由が考えられます。仮説では、海水の温度が上昇し、太陽光の流入によって光合成が促進され、以前よりも栄養分が豊富になったことが示唆されています。

ポート・アスカイグの研究に携わった科学者たちは、氷が溶け始めると、クライオジェニアン期を生き延びた生物はどれも大きな困難に直面したと考えている。これらの生物は何百万年もの間、永久的な寒さに慣れていたが、今やできるだけ早く適応するか、さもなければ絶滅するかという苦闘に直面していた。

生き残った動物たちはどうなったのでしょうか？彼らは結局、私たち人間を含む、これまで存在したすべての動物の祖先となったのです。

地質学会誌、 2024.DOI: 10.1144/jgs2024-02