新たな研究では、世界各地の古代の堆積物を用いて、30億年にわたる地球の気候を探っています。
この研究により、科学者たちは、地球が歴史を通じてどのように気候を調節してきたかを記録することができました。
また、この研究は、進行中の変化の速さが極めて大きいことも明らかにしています。
地球の最大の謎の一つは、いかにしてそれが、不毛な岩の塊から生命の発射台へと、きわめて緩やかに自らを変容させてきたのか、という点です。
地球科学者たちは、この問題に関連する手がかりを数十年にわたって組み立ててきました。すなわち、地球の複雑な地質学的過程、大気の力学、化学的循環の相互作用を特定し、研究してきたのです。特に科学者たちは、炭素とケイ素が、途方もなく長い期間にわたって地球の気候を安定させる上で果たしてきた役割を研究してきました。
今回、イェール大学が主導した研究が学術誌Natureに掲載され、世界各地の古代の堆積物に記録されたこの30億年の歴史について、前例のない視点を提供しています。
「私たちは、地質学的な時間スケールにわたって地球の気候を調節してきたのは、どのような過程なのかについての理解を深めたいと考えました」とノア・プラナフスキーは述べています。彼はイェール大学の文理学部で地球・惑星科学の准教授を務めており、イェール大学の大学院生ボリアナ・カルデロン＝アサエル、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの研究者フィリップ・ポッゲ・フォン・ストランドマンとともに、今回の新たな研究の共同責任著者を務めています。
「過去30億年の大半にわたって地球の気候がどのように安定を保ってきたのかは、地球がどのように機能しているのかについて問いうる最も根本的な問題の一つです」とプラナフスキーは述べました。
地球の気候の生涯史の根源にあるのは、大気中の二酸化炭素を除去し、それを岩石や堆積物の中に貯蔵する能力です。研究者らによれば、その点については植物に感謝しなければなりません。
陸上および海洋における植物の出現は、岩石や堆積物が風化する仕組みに、緩やかではあるものの大きな変化をもたらしました。これらの風化の変化により、炭素を地球そのものの中に隔離する道が開かれたのです。
「その結果、二酸化炭素濃度が大幅に低下しました。これは、年老いていく太陽の光度の増加と歩調を合わせるものであり、単純な生命体と複雑な生命体の双方にとって、地球が持続的に居住可能な状態を保つことに寄与しました」とプラナフスキーは述べました。
カルデロン＝アサエルとプラナフスキーは、世界約100地点から600点以上の堆積物試料を収集した国際的な研究者チームを率いました。研究者らは、試料中のリチウム同位体に含まれる地球化学データを調べました。この手法は、過去10年間に他の研究で、地球の最近の過去と遠い過去の特定の時点を調べるために用いられてきたものです。
今回の新たな研究は、地球の歴史全体を網羅しており、地球がどのように気候を調節してきたかの進化を記録することを可能にしています。
「これによって、全体像が得られます」と、本研究の筆頭著者であるカルデロン＝アサエルは述べています。「これは、いくつかの地点を調べる1年間のプロジェクトとして始まりました。データが集まり始めると、より多くの共同研究者と試料を加えていき、最終的に地球の歴史全体を調べることができるようになったのです。」
歴史の教訓に加えて、本研究は、今日の世界の気候における急速な変化について、長期的な視点を提供しています。
「地球が経験してきた生物圏の大規模な変化や、受け取る太陽放射量の変化を通じて、地球は極めて長い時間スケールでの調整を行うことで、居住可能な状態を保ってきました」とプラナフスキーは述べています。「このことは、現在の炭素循環の変化がいかに前例のないものであるかを浮き彫りにしています。」
本研究は、一部、Alternative Earths NASA Astrobiology Institute、Packard Foundation、およびYale Institute for Biospheric Studiesの支援を受けました。
