6600万年前、幅5マイルを超える小惑星が時速7万マイルで地球に衝突し、衝撃と同時に蒸発しました。この衝突は、恐竜を含む陸上生物の大半を地質学的な一瞬のうちに壊滅させました。大量の塵が太陽光を遮り、食物連鎖の底辺から頂点までを襲う破局的な連鎖反応を引き起こし、地球上の種の4分の3以上が絶滅した――通説ではそうされています。
しかし今、MITなどの科学者たちは、大規模な火山噴火が衝突の直前に始まっていたことを示す証拠を発見しました。この噴火もまた、絶滅に一役買った可能性があります。
研究チームは、地球最大級の火山噴火の痕跡を残す、インド中西部の地域であるデカン・トラップの岩石を精密に年代測定しました。分析に基づき、噴火は小惑星衝突の25万年前に始まり、巨大な衝突の後も50万年間続き、合計150万平方キロメートルに及ぶ溶岩を噴出したと研究者らは結論づけました。
大規模で長期にわたる火山活動によって、危険な濃度の揮発性化学物質が大気中に放出され、大気や海洋を汚染した可能性があります。
「揮発性物質の放出に関するモデルが正しければ、私たちが話しているのは、今日起きていることに似た現象です。つまり、大量の二酸化炭素が非常に急速に大気中へ排出されているということです」と、MIT地球・大気・惑星科学科（EAPS）の大学院生マイケル・エディは述べます。「最終的に、それによって海洋酸性化が進み、食物連鎖の基盤であるプランクトンのかなりの部分が死滅する可能性があります。プランクトンを一掃すれば、壊滅的な影響が生じるでしょう。」
デカン・トラップの年代をより精密に測定した今回の結果に基づき、研究者らは、大規模な噴火が恐竜の絶滅に大きな役割を果たした可能性があると考えています。ただし、具体的な絶滅のメカニズムは、決して解明されないかもしれません。
「この論争がなくなることはないと思います」と、MITの地球・惑星科学ロバート・R・シュロック教授、サム・ボウリングは述べます。「小惑星の衝突が絶滅を引き起こした可能性はあります。しかし、火山噴火によって環境がある程度弱っていたため、その影響が増幅されたのかもしれません。」
ボウリングとエディは、 Science誌に掲載された論文の執筆者です。ほかに、プリンストン大学、スイスのローザンヌ大学、インドのアマラヴァティ大学の同僚も執筆に加わっています。
一撃に続く追い打ち
1980年以前、恐竜が絶滅した正確な原因は不明でした。大規模な火山噴火によって恐竜が絶滅したという仮説もありました。（後に、同様の現象がペルム紀末と三畳紀末の2度の大量絶滅で役割を果たしたことが示されています。）しかし1980年、イタリアで主に地球外物質に含まれる希少元素イリジウムが発見され、別の説明が浮上しました。
「1990年代初頭にはクレーターも発見され、決定的証拠がそろったように見えました。大量絶滅を引き起こしたのは小惑星だった、というわけです」とエディは言います。「実際には、衝突前に環境が悪化していたことを示す証拠があると指摘する人もいました。」
白亜紀末の絶滅が起きた頃、インドで大規模な噴火があったことは以前から知られていましたが、この出来事の年代は正確に測定されていませんでした。MITとプリンストンの研究者らは、高精度の地質年代測定法を用いてデカン・トラップの岩石の年代を特定し、噴火が絶滅より前に始まっていたかどうかを調べました。火山活動が実際に原因だったとすれば、それが必要条件となるためです。
「浮かび上がってきたのは、おそらく両方が関与していたという見方です」とボウリングは述べます。「恐竜の終焉は、二段構えの一撃によってもたらされたのかもしれません。」
底から積み上げる年代測定
2013年12月、研究チームはムンバイの東にあるデカン・トラップへ調査に赴きました。この地域は、広大な階段状の地形で知られています。（「トラップ」はスウェーデン語で「階段」を意味します。）
研究者らは2週間にわたり、ジルコンを含む可能性のある火山岩を探しました。ジルコンはウランを含む鉱物で、噴火後まもなくマグマ中で形成され、岩石の年代を非常に精密に測る時計として利用できます。この鉱物は通常、シリカとジルコニウムを多く含むマグマの中で結晶化します。
研究者らは、この地域で火山活動が最大規模となった時期を示す岩石試料を50点以上採取しました。幸い、火山岩層の底部と上部の両方の試料にジルコンが含まれており、チームはデカン・トラップの噴火の始まりと終わりの時期を特定できました。
研究者らは、ある研究室で得た年代測定結果を別の研究室で再現できるか確かめるため、プリンストンとMITでそれぞれ岩石を分析しました。両研究室では、科学者たちが岩石を粉砕し、長さ数ミリのジルコン粒子を分離しました。ジルコンと、それを含んでいた岩石の年代を特定するため、チームはウラン同位体と鉛同位体の比率を測定しました。
チームの分析によると、デカン・トラップ地域の噴火は小惑星衝突の25万年前に始まり、衝突後もさらに50万年間続きました。
「火山活動の主な波が続いた期間は75万年と分かりましたが、その間マグマの流出が一定だったのか、あるいはもっと短い期間に火成活動の波が噴出したのかが分かればよいのですが」とエディは述べます。「1万年単位で現象を分けて、個々の火山活動の波と環境変化との相関を確認できるでしょうか。この研究で次に取り組むべきなのはそこです。」
ボウリングはこう付け加えます。「大量絶滅の年代測定はますます精密になっていますが、その原因の理解は同じようには進んでいません。時期がこれほど明確になった今、原因を改めて意欲的に考察する研究者が出てくると思います。」
この記事は MIT Newsとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：ジェニファー・チューはMIT Newsのゲスト寄稿者です。
画像：NASAのマーシャル宇宙飛行センター（MSFC）で11月8日午前5時40分（米国東部標準時、GMT 1040）に撮影された5分間露光の写真に写るアイソン彗星。NASA提供。REUTERS/Aaron Kingery。