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プレートテクトニクスはいつ始まった?鉛が示す27億年前

1200個超の岩石から、約27億年前を境に消える鉛の同位体の痕跡が見つかった。プレートテクトニクスが動き出した時期を示す手がかりという。

Ancient layered rock outcrop in the Australian outback, the kind of old crust geologists sample to trace Earth's early history.
画像: Gizmodo

プレートテクトニクスはいつ始まったのか。地球科学の長年の問いに、オーストラリアのカーティン大学の研究チームが鉛の同位体という手がかりを示した。約27億年前を境に、ある「化学的な指紋」が岩石から消えるという。

チームは約40億年分の地球の歴史にまたがる1200個以上の岩石を調べた。試料の約70%はオーストラリア産で、残りは世界各地のものだ。結果は英国王立協会の論文誌Proceedings of the Royal Society Aに掲載された。この鉛の同位体の痕跡は、27.6億〜26.3億年前より古い岩石では一貫して見られたが、それより新しい岩石では現れなかった。

なぜ始まりの時期を突き止めにくいのか

筆頭著者のヤンネ・リープマン氏によると、プレートテクトニクスは自らの証拠を消してしまう。プレートがぶつかると古い地殻はマントルに沈み、隆起した地殻は侵食される。それでも一部の古い岩石は、長石や硫化物といった鉱物の中に化学的な痕跡を数十億年保つ。古い地殻は新しい地殻の材料になり、「消えない化学的な痕跡」を残すためだ。

指紋の消失は何を意味するのか

この痕跡は、約40億年前にできた非常に古い地殻に由来するという。当時の地球のテクトニクスはおそらく停滞しており、同じ物質が溶けては固まり、最初期の大陸を作る花こう岩質の岩石になっていた。痕跡が消えたのは、地殻の作られ方が根本的に変わったことを示す。

カーティン大学のクリス・カークランド氏は、現代の地球を動かす「テクトニクスのエンジン」が始動した時期を示す、これまでで最も明確な地質学的証拠だと述べている。ただ、何が切り替わったのか、停滞した状態から現在の活発な仕組みへどう移ったのかは、まだ分かっていない。

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