この記事の原著は 知る人ぞ知る雑誌。
地球は、その 45 億年の歴史の中で多くの変化に耐えてきました。特に劇的なエピソードの 1 つは、7 億年から 6 億年前に発生したようです。科学者は、氷が極から赤道まで、地球全体を 2 回続けて窒息させたと考えています。
科学者たちは、複数の大陸にわたる証拠を利用して、これらのスノーボール アース イベントが、その後に続くカンブリア紀の生命の爆発への道を開いた可能性があると述べています。これは、複雑な多細胞生物が多様化し、地球全体に広がり始めた時期です。
カリフォルニア工科大学の地質学者 Joe Kirschvink が 1989 年に「スノーボール アース」という用語を作り出したとき、これは一部の地質学者、気候物理学者、惑星化学者が何十年も考えていたアイデアを組み合わせたもので、多くの地球科学者は、これらの大変動が実際に起こった可能性に懐疑的でした。しかし、理論を支持する証拠が増え、事象のタイミングを特定するのに役立つ新しいデータが得られたことで、より多くの科学者がこの考えに熱中しました。
ブリティッシュ コロンビア州のビクトリア大学の地質学者であるポール ホフマンは、過去 25 年間にわたってスノーボール アース研究のパイオニアとして貢献してきました。とりわけ、彼はナミビアで 50 か月分のフィールドワークを蓄積し、石灰岩が点在する岩石に古代の氷河活動の証拠を集めました。石灰岩は海の最も暖かい部分で形成される傾向があるため、このサンドイッチのようなパターンは、スノーボール アースのエピソード中に、氷河が寒い場所だけでなく暖かい場所も含めて地球全体を覆っていたという考えを裏付けています。 知っている Annual Review of Earth and Planetary Sciences で彼のライフワークについて語るホフマンと話しました 、スノーボールアース理論の進化と、どのような疑問が残っているかについて。この会話は、長さと明確さのために編集されています。
スノーボール アースの間、惑星はどのように見えましたか?
その名前は、宇宙からのその姿を表しており、輝く白いボールです。氷の表面はほとんどが霜と小さな氷の結晶で覆われており、どこでも氷点下をはるかに下回る冷たく乾燥した空気から生じたものです。低緯度では強風がうなる。浮き氷棚の下では、海底からゆっくりと入ってくる地熱によって生成された潮と乱流の渦によって、暗くて塩辛い海が絶え間なくかき回されています。
何が地質学者にスノーボール アースの可能性を知らせたのですか?
地質学者は、複雑な生命が最初に出現する少し前に、地球の最も暖かい地域でさえ、氷河期の紛れもない証拠があったことを、地質学的記録で見たものを理解するのに苦労していました。地質学者は、これがどのように可能であったかを理解するのに非常に苦労しました.
氷河が残した堆積物は非常に特徴的です。それらは、セメント トラックから投棄されたセメントのように見えます。これらのスノーボール氷床は大陸から海に流出したため、海洋環境に多くの堆積物が形成され、ドロップストーンとして知られるもの、つまり場違いの小石や岩ができます。非常に頻繁に、石が何らかの形で落下し、下にある堆積物に突き刺さったように、衝突に関連する構造が見られます。浮氷以外に、この破片を運んだ可能性のあるものを想像するのは困難です。根で土や石を海に運べる樹木は、まだ進化していませんでした。
Snowball Earth の勉強を始めたきっかけは?
自分で問題に取り組むことに興味を持つ前から、私はその仮説について知っていました。カリフォルニア工科大学の Joe Kirschvink は、1989 年にこのアイデアを思いついた数か月後に私にそのことを話してくれましたが、その時点ではそれ以上のことは何もしていませんでした。私はアイデアが好きなので気に入りましたが、信憑性のギャップがあったため、私たちの仕事の前に、仮説は休眠状態でした.
最大の問題は、条件が地球の歴史のどの時代とも大きく異なっていたため、地質学的証拠の一部が仮説に賛成か反対かを判断するのに十分なほど仮説の意味を理解できなかったことです。 Snowball 条件下で実際に何が起こるかを確認するには、気候モデルが必要でした。その後開発されたモデリングは非常に重要です。
私の主な貢献は、地球科学のさまざまな分野から、予測と一致する多くの地質学的証拠があると主張することによって、それが信頼できる科学的仮説であると主張したことです.私がよく言いたいことですが、新しいアイデアや仮説は小さな子供のようなものです。多くの場合、新しいアイデアの問題は、それが間違っていることではなく、不完全であることにあります。
地球上で氷が暴走した原因は何ですか?
それが「なぜ」の質問であり、おそらく最も難しい質問です。これについては意見が一致しているとは思えません。これには多くの要因があり、これを 2 つの方法で見ると便利です。まず第一に、より寒冷な気候を生み出し、したがって地球をこの暴走氷成長現象の影響を受けやすくした一般的な条件は何でしたか?では、限界を超えた直接の引き金は何でしたか?
スノーボール イベントが発生したとき、超大陸ロディニアは分裂の最中でした。超大陸とは、すべての大陸が 1 つのグループに集まっている状態です。関係があると人々が考える理由は、超大陸の分裂が大陸地域の降水量を増加させ、それが地殻岩の風化を増加させるからです.岩石の風化は実際に二酸化炭素を消費するため、大気中の二酸化炭素が減少し、寒冷な気候になります.
直接の引き金を実際に引き起こしたものに関しては、近年、現在のカナダの北極圏で発生した一連の非常に大規模な火山噴火に注目が集まっています.これらの噴火は、約 7 億 1700 万年前と 7 億 1900 万年前に発生しました。火の泉 (溶岩が 1 か所から数週間または数か月にわたって噴出する) が発生すると、その溶岩の加熱効果によって大気中に強い熱の湧昇が生じます。これらの湧昇により、硫黄エアロゾルが成層圏に打ち上げられ、かなりの時間滞留する可能性があります。これらの硫黄ガス粒子は、入射する太陽放射を反射し、強力な冷却効果をもたらします。これらの噴火と、2 つのスノーボール アースのうち最初の噴火とそれよりも長い噴火の開始とのタイミングが一致しているため、それが直接の引き金となった可能性があると仮定されています。
スノーボール アースの生命はどのようなものでしたか?また、暴走した氷の成長の結果、どのように変化しましたか?
確かにバクテリアがいたし、藻類や単細胞の原始動物、原生生物もいた。
また、最初の多細胞動物がこの時期に発生したという証拠もあり、おそらく海綿のようなものです。憶測の問題である理由:これには多くのアイデアがありますが、それらをテストするのは困難です。 1 つの考えとしては、スノーボール アースでは生態系が互いにより孤立していた可能性があり、これは新しい生命体、特に利他的な生命体、つまり利他的な生命体を進化させるのに役立つ状況である可能性があるというものです。一人でやるより、みんなで協力してやるほうが有利。したがって、さまざまな生態系がより孤立していることで、これらの多細胞利他主義者の割合が高い特定の生態系が足場を確立することができた可能性があります.
スノーボール理論は他の地質学者にどのように受け止められましたか?
私は、人々がそれについてどれほど感情的になるか、地球が今日よりも大きく変わったことは一度もないという考えにどれほど執着するかを過小評価していました. 19 世紀、北ヨーロッパと北アメリカの大部分が わずか 20,000 年前に氷床に覆われていたとは信じがたい時代でした。 20 世紀の地質学者がスノーボール アースを受け入れたのと同じくらい、19 世紀の地質学者がそれを受け入れるのは困難でした。
長い間、低緯度と地球の最も温暖な地域での氷河作用の多くの証拠がありましたが、これらの出来事の日付についてはあまりよく分かっていませんでした.なんか恥ずかしかったです。しかし、2010 年から 2014 年にかけて、その状況は劇的に変化しました。現在、2 つの非常に異なる年代測定手法からかなり正確な推定値が得られており、非常に一貫性のある結果が得られていることは印象的です。タイムスケールを解明したことで、この問題に取り組んでいる地質学者の大半がスノーボール仮説を受け入れるようになりました。
スラッシュボール理論と呼ばれるものを含め、何年にもわたって別の理論が生まれてきました。これは、スノーボールアースの極端ではないバージョンです。日付を特定することは、これらの代替理論を整理するのにどのように役立ちますか?
スラッシュボールのシナリオでは、二酸化炭素が非常に急速に蓄積し始めるため、氷河期は短くなり、氷は徐々に後退します。これは、地質記録に見られるものではありません。最初のスノーボールが 5,800 万年続いたことがわかっていますが、これはスラッシュボールの考えと完全に矛盾しています。また、スノーボール氷河期が非常に急激に終了し、その後、気候が完全に急激に逆転したこと、つまり非常に暑い時期であることの明確な証拠が見られます。これはスラッシュボール モデルでは説明できません。
証拠を満たす他の代替案はないと思います。
Snowball Earth について他にどのような質問が残っていますか?
デートは新たな一連の問題を引き起こしました。年代測定で明らかになったことの 1 つは、2 つのスノーボール アースが立て続けに発生し、期間が非常に異なっていたことです。最初のものは 5800 万年続き、2 つ目は 500 万年から 1500 万年しか続きませんでした。そのため、氷河期の持続期間にこのような大きな格差がある理由はわかりません。そして、なぜこの 2 つの間にこの短い間隔があったのでしょうか?氷がまったくなかったのは約 1,000 万年だけで、その後突然、惑星はスノーボール アースに戻りました。では、なぜ 2 つが立て続けに行われるのでしょうか。そして、なぜ 3 番目または 4 番目のものがなかったのですか?これらは、タイミングを理解した結果として生じた新しい問題です。
スノーボール アースは復活する？
それが将来起こる可能性があるかどうかを言うのは、私たちが非常に良い立場にあるとは思いません.未来は長い。今後数万年は起こらないと言えます。
地球の歴史を学ぶ理由
私たちの惑星の歴史は、最も偉大な物語の 1 つです。私たちはここに住んでおり、この場所に依存しているため、地球が常に今日のようであるとは限らないことを理解することは非常に重要です.スノーボール アースは、地質学的記録を調査しなければ想像もできなかったであろう、地球が経験してきた驚くべきことの例です。
Snowball Earth との取引は素晴らしいものでした。これは私の人生で最も集中的な学習経験であり、私の生涯で受け入れられるとは予想もしていませんでした.
そして、25 年経った今でもそれを続けていますか?
77歳になった今もナミビアでフィールドワークをしています。それはただ大きくて魅力的な問題です。自分を引き離すのは難しいです。
Laura Poppick はメイン州ポートランドでフリーランスの科学ジャーナリストをしています。この場所は大きな雪だるまのように感じることもあります。ジャーナリズムでキャリアを積む前は、プリンストン大学の研究室でスノーボール アースの岩石を研究していました。ツイッター：@laurapoppick。
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