天体の衝突は地球をどのように変えたのでしょうか? 32億年前のS2衝突事件の解釈 →

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地球は46億年の歴史の中で、数え切れないほどの天体衝突を経験してきました。それは地球の地形を形成しただけでなく、地球環境や生命の起源と進化にも大きな影響を及ぼしました。

しかし、地球上の衝突クレーターは月にあるものよりはるかに少ない。それは、地球の激しい地質活動と浸食によって、ほとんどの痕跡が消えてしまっているからだ。同時に、地球の大気は小さな天体を燃やしてブロックし、地球に突入する前に消費され、表面に衝突クレーターが形成されるのを防ぐことができます。現在、地球上には衝突クレーターが 200 個以上確認されています。もし衝突クレーターがすべて保存されていたら、地球の表面は月と同じように、大小さまざまな無数の衝突クレーターで覆われることになるだろう。

200 を超える衝突クレーターのうち、最も古くて最大のものは南アフリカのフレデフォートクレーターで、20 億 2000 万年前に形成され、直径は 300 キロメートルを超えます。明らかに、これは地球上で最も早くて最大の衝突事件ではありませんでした。

科学者たちは、地球の初期の歴史における衝突の地質学的記録を探し、これらの衝突が地球の地質構造と生態環境に及ぼした影響、そしてそれが地球上の生命の「種」を提供した可能性について調査してきました。

既存の研究によると、36億年前から32億年前の始生代に、地球は少なくとも8回の大規模な衝突を経験し、これらの衝突は南アフリカのバーバートン・グリーンストーン・ベルトの岩石に証拠を残している。科学者たちは、これら 8 つの衝突を S1 から S8 までランク付けしました。

最近、ハーバード大学の研究チームが32億6000万年前のS2衝突イベントの詳細な研究を行った。彼らは南アフリカのバーバートン・マコンジャ山脈の岩石を研究することで、この衝突をさらに確認した。研究者たちは岩石の中に多数の微小な隕石衝突粒子（球状体）を発見した。これらの球状物は、大きな隕石が地球に衝突して地球の岩石を溶かし、飛び散って急速に冷却し、岩石の中に特徴的な球状の堆積層を形成したときに形成されました。

S2隕石が地球に衝突したときの直径は37〜58キロメートルだったと推定されています。この推定は、衝突クレーターの地質構造、岩石の衝突変成特性、同位体分析などの方法に基づいています。衝突物の大きさは、衝突によって発生するエネルギー、噴出物の分布、環境や生物への影響に直接関係します。

それで、この衝撃はどれほど強力で破壊的だったのでしょうか?この科学者チームは、S2衝突イベントの規模と影響は、恐竜の絶滅を引き起こしたメキシコ湾の有名なチクシュルーブ衝突イベントをはるかに上回ると考えています。後者は6600万年前に発生し、直径約10キロメートルの隕石によって引き起こされました。直径約200キロメートルの衝突クレーターを形成し、地質学的記録に深い痕跡を残し、第5次大量絶滅を引き起こした。

チクシュルーブの直径の数倍の衝突であれば、当然ながら、次のようなはるかに大きな影響が出るはずです。

1. 世界的な津波: S2 の衝突により、史上最大の津波が発生し、地球全体を襲い、海底が破壊され、海岸線が浸水しました。

2. 海洋の沸騰と蒸発：衝突によって発生した熱により海洋の上層部が沸騰し、数十メートルの海水が蒸発しました。同時に、大気が加熱され、気温が100度上昇しました。

3. 大気中の塵雲: 衝突により大量の塵や破片が大気中に放出され、厚い塵雲が形成されて太陽光を遮り、陸上や浅瀬で光合成に依存していた単純な生命が絶滅しました。

4. 栄養素の放出：衝突によりリンなどの必須栄養素が地球規模で放出され、「肥料爆弾」と呼ばれました。隕石自体は大量のリンと鉄を放出しており、その両方がそれらを代謝できる微生物の栄養源となる。

研究チームは、S2衝突と始生代初期の他の大きな衝突が初期の海洋生物にさまざまな影響を及ぼした可能性があると考えている。一部の生命体は良い影響を受けていますが、他の生命体はより大きな課題に直面しています。津波、海洋蒸発、暗闇は表層水の光合成生物に最も深刻な影響を与えますが、低層水域の化学合成独立栄養生物や超好熱生物への影響は少ない可能性があります。環境への悪影響は短期間で、数年から数十年しか続かず、その後は生物圏が急速に回復すると考えられます。中期的には、リンの流入と浅瀬への Fe2+ の注入が、特に微生物による鉄循環を誘発する短期的な生物学的ブームを引き起こした可能性があります。これは地球の歴史の初期に生命に一時的な利益をもたらした可能性がある。彼らは、地球規模で見ると、初期の生命は、栄養素や電子供与体の流入、そして新たな環境の出現を伴う大規模な衝突イベントから恩恵を受けた可能性があると示唆している。

つまり、S2衝突は生命に壊滅的な影響を及ぼしたが、衝突後の環境変化によって生命が繁栄する条件も生み出されたのだ。この衝突により大陸の浸食が起こり、深海の鉄がかき混ぜられ、鉄を代謝物として利用するバクテリアが繁殖するようになった。リンと鉄を餌とする単細胞生物の劇的な増加を示すこの研究結果は、地球を襲った一連の激しい衝突が初期の生命が繁栄する機会を与えたという科学者の間で広まりつつある考えを裏付けるものだ。

天体衝突現象は地球の歴史において重要な力であることがわかります。それらは地球の地形を形作るだけでなく、生命の起源と進化にも大きな影響を与えます。これらの出来事は大量絶滅につながる可能性がある一方で、新たな生命の誕生と進化の条件を提供する可能性もあります。科学研究が進むにつれて、これらの衝突現象に対する理解が深まり、地球の歴史と生命の進化の謎をより深く理解できるようになります。

この記事は科学普及中国創造育成プログラムの支援を受けた作品です。

著者: シャオロン

査読者: 周 炳紅、中国科学院国家宇宙科学センター研究員

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司