40億年前の地球は生命誕生の「温床」だった

地球のタイムカプセル「ジルコン」から探る生命の起源

2018.09.27
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初期の地球は火山や溶岩に覆われた地獄のような場所だったのか。しかし、誕生からわずか数億年のうちに、地球はその表面に水が存在できる程度にまで冷え、その後間もなく生命が登場したと思われる。(PHOTOGRAPHY BY RYAN ROSSOTTO)
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 40億年前の地球はどんな姿をしていたのだろうか。そのヒントをくれるのが、ジルコン(ZrSiO4)という非常に頑丈な鉱物だ。

 ジルコン結晶は破壊することがほぼ不可能で、古いものは44億年近く前から存在する。小さなタイムカプセルとも言えるこのジルコンの中には、太古の化学的な「指紋」が残されている。「ジルコンは、わたしたちに地球の形成段階を垣間見せてくれる唯一の窓です」と、米ロチェスター大学のダスティン・トレイル氏は言う。

 9月24日付け学術誌『米国科学アカデミー紀要(PNAS)』に発表された論文において、トレイル氏のチームは、40億年前の地球表面が正確にはどのような状態にあったのかを明らかにした。最初の生命が誕生した環境が徐々に解明されようとしている。(参考記事:「約40億年前の地球最古の化石を発見、異論も」

絶えずリサイクルする地球

 地球が形成された45億年以上前、表面の状態は現在とはまるで違っていたと考えられる。科学者たちが一般に考える初期の地球とは、ひっきりなしに隕石が降り注ぎ、火山からは溶岩がゴボゴボと音を立てて流れ出す、地獄のような場所だ。

 しかしこれらはすべて推測であり、地球最初期の数億年間から現在に至るまで残っている物理的な証拠は何もない。地球は究極のリサイクル・システムを持っており、プレートテクトニクス運動により、古い岩盤は絶えず新しいものとして再利用され、溶岩流が固まって新たな景色を形作っている。(参考記事:「【解説】地球のプレート運動、14.5億年後に終了説」

 ジルコンの結晶はしかし、非常に硬いため、このリサイクル・プロセスにおいてさらされる非常な高温や高圧力に耐えることができ、その内部には結晶が最初に形成されたときの周囲の環境に関するヒントが残されている。ジルコン酸素同位体を用いたこれまでの研究では、43億年ほど前には、地表の一部を液体の水が覆っていたことがわかっている。これはつまり、地球の表面が、地球形成からわずか数億年後には冷えていたことを示唆している。そして昨年には、41億年前のジルコンから、初期の生命の痕跡とも考えられる炭素に富んだ含有物が見つかった。(参考記事:「温泉の「卵石」に閉じ込められた秘密に迫る」

 しかし、こうしたわずかな情報以外には、この時期の地球表面で生命を生み出すような化学反応が起きていたかどうかについては、ほとんどわかっていなかった。

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米イエローストーン国立公園のオールド・フェイスフル間欠泉の「卵」は多層構造をしていて、過去の熱水だまりのそのときの状態を知る手がかりになる。(PHOTOGRAPH BY MICHAEL NICHOLS, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE)

次ページ:ジルコンに含まれる40億年前のヒント

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