山々は昔から地球の地形の一部だったわけではなく、地球の歴史の半ばになって初めて形成され始めた。
研究により、原始的な生命が山々を地球にもたらすのにどう寄与したかが明らかになった。
山々は、プレートが衝突し、巨大な岩盤が押し上げられることで形成される。
しかし新たな研究は、20億年前に海洋に大量の栄養分があったことでプランクトンが爆発的に増殖し、それがこの過程を引き起こしたことを示している。
これは、プランクトンのように小さなものの変化が、地球を変え、形づくりうることを強く思い起こさせる。
壮大な山脈のない世界――そこにはヒマラヤ山脈、アルプス山脈、ロッキー山脈、アンデス山脈――は想像しがたい。しかし、これらの山々はいつも地球の地形の一部だったわけではない。山々が広く形成され始めたのは、20億年前、地球の歴史の半ばになってからだ。今回、私たちの研究により、原始的な生命が山々を地球にもたらすうえで重要な役割を果たしたことが明らかになった。
山の形成は通常、プレートの衝突によって巨大な岩盤が空高く押し上げられることと結びつけられるが、私たちの研究は、20億年前に海洋の栄養分が豊富になり、プランクトンが爆発的に増殖したことが、その引き金だったと示している。
山を生み出す
山々は、レクリエーションの美しい背景というだけではない。天候や気候、淡水の分布、耕作可能な土壌を生み出す岩石の風化に影響を与え、世界の営みに欠かせない役割を果たしている。
山ができる前、海洋と大陸の分布を変えるプレートの動きは限られた規模でしか起きていなかった。しかし、山の形成にはプレートの動きが不可欠だ。一方のプレートがもう一方を押す力――典型的には海洋プレートが大陸プレートにぶつかる力――によって、海洋の岩盤が剥がれ、後ろから押されながら互いに積み重なっていく。
数百万年をかけて岩石の層が積み上がり、山々が形成される。ヒマラヤ山脈も同様に、インドとユーラシアの間にあった海洋の岩石が北へ押され、海が消え、その残骸が高く積み重なってできた。
チベット高原の海抜数千メートルの地点で海洋生物の化石が見つかっていることから、こうした山々がもともと海から生まれたと分かる。しかし、これほど大規模に巨大な岩盤を積み上げるには、強力な潤滑作用が必要だ。そうでなければ摩擦で動きが止まってしまう。その潤滑剤となったのが炭素だ。死んだプランクトンが海底に沈んで埋もれたとき、炭素が海洋の岩石に取り込まれた。
プランクトンは30億年以上にわたって海で生きてきたが、20億年前、水中に豊富な栄養分が流れ込むと、その数は爆発的に増えた。当時の生命は単細胞生物より複雑ではなかった。しかし細胞ははるかに大きくなり、より多くの炭素を含むようになった。
プランクトンは死ぬとすぐに沈み、泥に埋もれた。その泥から、かつてないほど大量の炭素を含む岩石ができ、熱と圧力によって炭素は黒鉛へと変わった。黒鉛は優れた潤滑剤だ。錠前、蝶番、歯車、車輪、さらにはファスナーまで、黒鉛があれば動きが滑らかになる。岩石も同じだ。
潤滑作用
海底の下に蓄積した豊富な黒鉛は、山の形成を潤滑することで大きな影響を及ぼした。地殻変動の過程が潤滑されることは以前から知られていたが、私たちの研究は、山脈をつくる地殻の厚化において、海洋に大量に存在した炭素が極めて重要な役割を果たしたことを示している。
それ以来、この過程は続いており、塩のような他の地質層も役割を果たしてきた。しかし、20億年前の黒鉛層はとりわけ滑りやすく、その一部は複数回にわたる山の形成に関わった。
地球最大の山脈であるヒマラヤ山脈は、地質学的には若く、約5,000万年前に形成された。しかし、はるかに古い海でできた岩石が互いに滑り合い、その形成を助けた。岩石は形成後、最初の数百万年のうちにすでに滑り、その後、長い休止期を経て再び滑り、ヒマラヤ山脈の隆起を助けた。遠い未来に、また滑るかもしれない。
人類がいなくなったずっと後も、古代のプランクトンは地球に影響を与え続けるだろう。20億年前にできた山々は今では削られているが、たとえばスコットランドのような場所で、その根の部分を今も見ることができる。
私たちの研究では、当時、世界各地で山が形成された20の事例を調べた。オーストラリアから中国、南米から北極圏、そしてスコットランド北西部に及ぶ。スコットランド北西部のハリス島、アイオナ島、ゲイロックでは、最初期の造山運動に伴う地震の際に形成された、黒鉛を含む岩石のすべり面を見ることができる。英国で最も平坦な場所の一つであるタイリー島では、砂浜を走り回る海鳥たちが、はるか昔に消えた巨大な山々の基盤の上を行き交っている。
黒鉛資源
調査した古代の山脈20か所すべてで、例外的に大量の黒鉛が確認された。多くの場所では、資源として採掘できるほど黒鉛が豊富に存在する。
黒鉛は今、注目を集める資源だ。グリーンテクノロジーの中核となる電池に必要だからである（リチウムイオン電池では、リチウムよりはるかに多くの黒鉛が使われる）。世界最大級の黒鉛鉱床の多くは、約20億年前に形成された。山々をもたらした黒鉛は、再び地球にとって不可欠なものとなり、未来の世代のために地球を保全するうえで重要な役割を果たす可能性がある。
無数のプランクトン細胞に由来する炭素がなければ、プレートの分布はまったく異なる形で進化していたかもしれず、私たちが知るような山々は存在しなかっただろう。地球は、根本から生命によって形づくられた惑星なのだ。
