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Nov 17, 2023

「スノーボールアース」の間、赤道のはるか北で生命が生き残った可能性がある

Più di 600 milioni di anni fa la Terra era ghiacciata da un polo all’altro.

6億年以上前、地球は極点から極点まで凍りつき、厚さ0.5キロメートルの氷床で覆われ、すべての海洋を暗くしていました。 この過酷な時代として知られるスノーボール アースの期間中に、海洋生物がどのようにして生息していたのかは長い間謎でした。

新しい研究は、地球規模の氷河作用がすべてを網羅しているわけではないという考えを裏付けるものとなった。 古代の岩石からの地球化学的証拠は、北回帰線の北に外洋地帯が存在していた可能性を示唆しており、この地域は以前、この時代には生命が生息するには寒すぎると考えられていた地域である。 「ハビタブルゾーンは存在する」と、バージニア工科大学と州立大学の地質生物学者であり、この新しい研究の共著者でもあるシュハイ・シャオ氏は言う。 そしてそれは「おそらくこれまで考えられていたよりも広い」。

しかし、他の科学者たちはまだ確信を持っていません。 気候シミュレーションでは、スノーボール アース期間中に氷のない赤道を作成することさえ困難です。 スノーボールアース仮説の先駆者であるハーバード大学の地質学者ポール・ホフマン氏は、熱帯の外に露出した海があった可能性は「このことを飲み込むのが非常に難しい」と語る。

1960 年代以降の気候モデルは、惑星の極凍結が単純なフィードバック ループからどのように発生するかを示しています。 気温が低下すると、地球の氷冠が膨張して太陽光を反射し、さらなる冷却が引き起こされます。 氷が緯度約 30 度から 40 度 (今日の北アフリカと米国本土の位置くらい) まで上昇すると、地球規模の気候が暴走凍結サイクルに入り、数百年以内に氷河が地球全体を覆うことになります。

地質学的記録は、地球がそのような時代を少なくとも2回経験したことを示しています。 最も新しいものはマリノ氷河期として知られ、6 億 5,400 万年から 6 億 3,500 万年前です。 生命は海に限られており、大きな生物はまだ進化していませんでしたが、化石は藻類などの微細な真核生物がエピソードの前後に生きていたことを示しています。 シャオ氏によると、そのような生物には日光と開けた水が必要だという。 「これらの藻類が生き残ることができる、ある種の避難所を想像する必要があります。」

これまでの研究では、嵐による海流が当時の浅い海で公然と循環していた可能性があることが示されているが、証拠の多くは依然として曖昧である。 この期間の状況を研究するために、シャオ氏らは中国南部の神農家国有林で見つかったマリノアン時代に遡る濃い色の頁岩の薄い層を調べた。 研究者らは、この頁岩は中緯度、おそらく北緯 30 度から 40 度の間で堆積したミネラル豊富な海洋泥から生じたと考えています。

Xiaoと彼の同僚は、頁岩がさまざまな藻類の化石だけでなく、窒素化合物もぎっしりと詰まっていることを発見した。 分厚い氷床が海を大気から遮断し、酸素が海に入るのを妨げたであろう。 しかし、窒素化合物は現代の海洋と同様のレベルで発見され、窒素と酸素が自由に相互作用できる酸素化された水域であることを示唆している。

この結果は、頁岩が来た地域は氷で覆われておらず、代わりに光合成生物が繁栄できる住処であった可能性があることを示している、と研究チームは本日Nature Communications誌に報告した。 もしそれが本当であれば、気候モデラーはシミュレーションを微調整し、長期にわたって外洋を維持する方法を見つける必要があるとシャオ氏は言う。

この結果は、氷河期の同様の緯度での天候条件を示す他の研究の複数の証拠と一致する、とこの研究には関与していないユタ州立大学の地質学者キャロル・デーラー氏は言う。

しかし、ホフマン教授は、化石が氷河の上の小さな浅い淡水のプールに隠れていた微細な藻類からのものである可能性が高いと依然として信じている。 現在、このようなプールは極地の氷床に現れ、寒さに適応した微生物の避難場所となっています。

ホフマン氏によると、現代の藻類はすべて淡水種の子孫であり、海の藻類はスノーボールアースの時代に絶滅し、その後海に戻るために再進化しなければならなかったことが示唆されている。 「私は生存が問題だとは考えていない」と彼は付け加えた、「また、この論文がそれを解決しているわけでもない」

すべての研究者が少なくとも少しは正しいという可能性もあります。 赤道さえも凍結し、生き物が氷河のプールに押し込まれるような期間があったかもしれません。 しかし、この間隔はマリノアン全体に耐えられなかったかもしれません。

地質学者は、暗黒頁岩層がマリノアンに由来することを知っていますが、それが氷河期に形成された正確な時期は不明です。 おそらくこれらの岩は、氷床がすでに後退し始めていた時代の終焉の証人であるとデーラー氏は言う。 Xiao 氏と同僚はこの見通しに同意します。

「私たちは 1 つのモデルにあまり慣れることはできません」とデーラー氏は言います。 「将来的には新しいデータがたくさん出てくると思うので、本当にオープンな気持ちを持つ必要があります。」