正統期の「超寒さ」！地球は7億年前に「凍結」していたのでしょうか？

地球上で最も寒かった時期は新原生代氷河期でした。極寒期は7億1000万年前から5億8500万年前にかけて発生し、ヴァリャーグ氷河期として知られ、中国では震旦氷河期と呼ばれています。当時の地球は実に極寒で、赤道付近の低緯度地域を含め、ほぼすべての海が凍っていました。大陸は氷と雪に覆われており、海の2kmの深さの氷層の下の一部の地域にのみ、地熱によって溶けた少量の液体の水が存在します。地表は氷と雪に覆われ、冷たい風が吹き荒れています。強風で舞い上がった雪の粒の中では、太陽の光は無力で弱々しく感じられます。まるで冷たい光の中に凍りついてしまったかのように、暖かさの痕跡はありません。地球は低温で氷の球、つまり雪玉に変化しました。カリフォルニア工科大学の地質学教授ジョセフ・カーシュヴィンク氏は、1992年に初めてこの氷河現象を「スノーボール・アース」と名付けた。

スノーボールアースのコンセプトマップ

地質学者はスノーボールアース現象について広範囲にわたる研究を行い、その形成と進化について多くの仮説を提唱し、多くの証拠を発見しました。

一体何の力が世界をこんなにも冷たく、また熱くしているのでしょうか？代表的な説としては、新原生代10億年前に地球の赤道付近の陸地が集まってロディニア超大陸が形成されたという説があります。 7億5000万年前、この超大陸は岩石圏の張力によって分裂し、いくつかの小さな陸地が形成され、陸地の海岸線が急激に増加しました。その結果、生物の光合成は増加し続け、大陸の珪酸塩岩は大量に風化しました。この2つの相乗効果により、CO2の吸収が強化され、大気中のCO2が継続的に減少し、温室効果が継続的に弱まり、地球の気温が低下します。地球の氷の表面積が増加すると、地面のアルベドが増加し、地球は寒くなり、「アイスハウス効果」が地球を支配するようになります。清らかで冷たい地球が宇宙をさまよう。

急激な凍結が始まって間もなく、地球の平均気温は -50°C まで下がりました。凍った海の氷の平均厚さは1kmを超えます。肉眼では見えない海洋生物のほとんどが死滅しました。冷たい地球はどうすれば暖かさを取り戻すことができるのでしょうか？地球を助けるのは火山活動です。 1000万年にわたる通常の火山活動の後、大気中の二酸化炭素濃度はゆっくりと増加し、氷室効果に代わって温室効果が起こりました。

スノーボールアースの形成の模式図

赤い線はスノーボール期の氷河産物であり、その上と下は暖かい海で形成された石灰岩層です。

温室効果により赤道の温度が融点まで上昇し、近くの海水が昇華して水蒸気が発生し、それが高高度で再凍結して陸上の氷河の一部になります。最終的に熱帯地方に形成された凍らない水は太陽エネルギーをより多く吸収し、地球の気温の急速な上昇を引き起こし始めました。約1億3000万年にわたる凍結と降雪の後、地球は暖かく湿った環境に戻りました。

真核生物 - 菌類

スノーボールアースの研究は、先カンブリア時代後期の生命の進化を理解する上で非常に重要です。なぜなら、スノーボールアース以降、地球上の生命の進化は大きな飛躍を遂げ、単純な真核生物から後生動物へと進化し、多細胞動物が初めて出現したからです。おそらく、スノーボールアースが生命の進化のプロセスを抑制したことが、エディアカラ動物相の誕生とカンブリア爆発につながり、支配的な生命グループが復活して台頭することを可能にしたのだ。

著者: 中国地質学会生物進化・地質史チーム