白亜紀 (1 億 4500 万から 6600 万年前) の極域は現在よりもはるかに暖かかったという証拠は、北極と南極に生息していた化石木材、恐竜、およびその他の温度に敏感な生物に関する数多くの報告によって、過去 1 世紀の間に蓄積されてきました。
シャンプソサウルス (クロコダイルに似た爬虫類) の化石が北緯 72 度付近で発見され、その年代は 9,400 万から 8,600 万年前 (Ma) であり、生存に必要な代謝を考えると、彼らが耐えた冬の気温が氷点下に下がらなかった可能性があることが証明されました。 .しかし、化石の発生だけでは、熱帯から極までの地球の気温と、それらが時間とともにどのように変化したかを再構築するために必要な定量的な推定値を提供することはできません.
幸いなことに、有孔虫と呼ばれる小さな単細胞生物の殻には、時間の経過とともに海水温がどのように変化したかを判断できる化学情報が含まれています。浮遊性 (表層に生息する) 有孔虫と底生 (海底に生息する) 有孔虫は、世界中の海に堆積した堆積物で一緒に発生することが多く、現在から白亜紀よりもはるかに古い時代までの化石記録があります。貝殻内では、酸素の 2 つの同位体である酸素 18 (O) と酸素 16 (O) が、貝殻が鉱化するときの周囲の海水の温度によって決まる比例比で固定されます。酸素同位体比 (δO と呼ばれる) の測定により、浮遊殻と底生殻が元の状態から大幅に変化していない限り、海面と海底の温度を推定できます。
南亜寒帯地域に生息していた底生および浮遊性有孔虫からの酸素同位体測定の最近の編集は、白亜紀および古第三紀を通じて南極周辺の気候がどのように変化したかについての新しい洞察を提供します。この編集は、南緯 60°以上に位置し (図 1)、少なくとも 1000 m の深さに堆積したサイトからの有孔虫の分析に基づいています。南大西洋南部 (サイト 327、511、689、および 690) と南インド洋 (サイト 257、258) からの結果は、地球が 1 億 1200 万分から 350 万年前までの全期間、今日よりもはるかに暖かかったことを示しています。 94 Ma と 90 Ma は非常に暖かかった (図 2)。
白亜紀熱極大 (KTM) と呼ばれる「高温温室」気候のピーク時に、深海の底生有孔虫 (水深 1000 ～ 1500 m) から推定された海底の平均温度は、 19～21℃。今日、亜南極緯度のその深さ範囲の水温は 1 ～ 2°C の範囲です。 KTM 中の海面近くでは、高緯度の地表に生息する浮遊性有孔虫は、亜極緯度での熱帯条件を示しており、値は 26 ～ 32°C の範囲です。
有孔虫の温度データは、南大西洋では高温温室温度が 81 Ma まで優勢であったのに対し、インド洋では KTM の直後に長期的な冷却傾向が始まったことを示しています。これらの異なる傾向の説明には、さらなる調査が必要です。白亜紀の地表水温と底水温の長期的な冷却傾向と垂直海洋温度勾配の減少は、70-66 Ma で最高潮に達し、底水は 5-7°C、地表水は 7-10°C の範囲でした。この比較的涼しい期間中の 1 つの短い例外は、インドのデカン トラップでの大規模な火山噴火が温室効果ガスを放出し、デカン温暖化イベントとして知られる短期間の温暖化を引き起こした 66.2 Ma に発生しました。
66 ～ 56 Ma の間の南部の高緯度の海洋温度は、最新の白亜紀よりもわずかに暖かく、その後、暁新世 - 始新世の熱極大 (PETM) と呼ばれるイベント中に 55.5 Ma で急激に上昇しました。この温暖化現象は世界中で確認されており、おそらく大規模な火山噴火の短い段階による、大気への膨大な炭素注入による炭素循環の劇的な変化に関連しています。
PETM に続いて、地球が温暖な温室から冷蔵気候に移行するにつれて、南部の高緯度の気温は徐々に低下しました。この冷却期間内の 1 つの短い例外は、始新世中期の最適気候 (MECO) です。これは 42 ～ 41 Ma の間に発生し、インドとアジア大陸の大陸衝突中の構造活動による二酸化炭素の放出に起因するとされています。 36 Ma までに、南極周辺の海面と海底の水温は 0°C 近くまで低下し、南極海に流出する大規模な大陸氷床の成長が可能になりました。
南部の高緯度の気温をまとめたものは、白亜紀の温室効果気候が、その後のどの時期よりもはるかに暖かく、ずっと長く続いたことを示しています。海洋プレートが分岐するにつれて新しい海洋地殻の噴火を引き起こした海底拡大率の増加と、大火成地域と呼ばれる玄武岩の巨大な海底島の大規模な噴火が、過去の高温および温暖な温室効果気候の間の極端な温暖化の主な原因と考えられています。膨大な量の温室効果ガスの排出
暑い気候から涼しい気候、そして寒い気候への移行は、海底の拡散速度の低下と温室効果ガスの排出量の減少に起因しています。特に南部の高緯度で地球の気温低下を引き起こした追加の要因には、ゴンドワナ超大陸を構成していた南部大陸の分離と北上移動が含まれます。これは最終的に、南極の断熱、地球規模の海面低下 (反射率の上昇と太陽エネルギーの保持の低下を引き起こす)、陸上の風化率の上昇 (大気からの二酸化炭素の除去の原因となる) につながりました。
地質学的な過去の地球規模の気候変動の原因となる要因と、それらの変化に対する海洋大気システムの応答をよりよく理解することは、将来の地球規模の気候変動のより正確な予測を確立するために重要です。これには、過去の温暖化事象の引き金と持続に関与する二酸化炭素やその他の温室効果ガスの主な発生源を特定する必要があります。大火成地域の噴火年代の開始と終了のより信頼性の高い年代校正の取得、海底の拡大とプレートの沈み込みの速度の変化を計算するための年代の制約の改善、および炭素が大気間でどのように移動したかのモデリングの改善に努力を集中する必要があります。 、海洋、生物圏、地圏。
温室効果の高い惑星での生命の準備をするために、科学者は、図 2 で強調されているような、過去に発生した地球規模の気候の劇的な変化の化石記録を研究する必要があります。過去に生態系を崩壊させた環境閾値を決定することは、陸上や海洋の生物やコミュニティが、将来私たちを待ち受ける温暖化やその他の環境変化にどのように反応するかを予測するのに役立ちます。 .
これらの調査結果は、Global and Planetary Change というジャーナルに最近掲載された「白亜紀の高温温室気候の上昇と下降」というタイトルの記事で説明されています。 この作業は、スミソニアン研究所のブライアン T. ヒューバー、ミズーリ コロンビア大学のケネス G. マクラウド、ネブラスカ大学のデビッド K. ワトキンス、タスマニア大学、メイン大学のミラード F. コフィンによって行われました。 、ウッズ ホール海洋研究所。
