深海の放射能の謎は宇宙起源かもしれない

太平洋の海底下で予期せぬ放射性物質が発見され、研究者らは新たな地球規模の地質年代の指標を得ることになるかもしれない。2月10日にネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された研究によると、これまで知られていなかったこの同位体の蓄積は、太古の地球近傍超新星によって引き起こされた宇宙の混乱の結果である可能性があるという。

研究者は、多くの化石化した植物や動物の標本の年代を決定するために放射性炭素年代測定法をよく使用しますが、この方法には限界があります。炭素 14 の半減期はおよそ 5,700 年であるため、5 万年以上前の標本では検出できる同位体が不足しています。それより古い標本については、ベリリウム 10 などの同位体を分析する必要があります。ベリリウム 10 の半減期は 140 万年で、研究者は標本の年代を 1,000 万年前までさかのぼることができます。

しかし、問題は、天然のベリリウム 10 がまれにしか見つからないことだ。同位体は、高エネルギー宇宙線が上層大気の酸素と窒素と相互作用した後にのみ生成される。その結果生じたベリリウム 10 放射性核種は、最終的に降水となって地球に降り注ぎ、その後地中に吸収される。

地球全体の年代測定記録には、記録同士を同期させる共通の地質学的出来事が必要である。ベリリウム10同位体に基づく出来事があれば、専門家は地球の歴史を分析する能力を大幅に向上させることができる。しかし、ドイツのヘルムホルツ・センター・ドレスデン・ローゼンドルフ（HZDR）の物理学者で、この研究の主執筆者であるドミンク・コール氏によると、そのような出来事は見つかっていないという。

「数百万年にわたる期間については、そのような宇宙生成の時間マーカーはまだ存在しない」とコール氏は声明で述べた。

しかし、太平洋の海底掘削現場から採取された2組の鉄マンガン地殻サンプルを分析した結果、ドレスデン工科大学とオーストラリア国立大学のコール氏とその同僚らは、ベリリウム10の地質学的埋蔵量の中にまさにそのような時間的指標が見つかったかもしれないと考えている。

彼らの発見は加速器質量分析の結果に依存していた。コールのチームは海底サンプルを精製した後、高電圧をかけて個々の原子の動きを加速させた。その後、これらの原子は強力な磁石によって経路を変えられ、微調整された検出装置を使用して記録された。この場合、最終的なベリリウム 10 の測定値は彼らを驚かせた。

「約1000万年前の時点で、予想のほぼ2倍の量の[ベリリウム10]が見つかりました」とコール氏は説明する。「私たちは、これまで発見されていなかった異常現象に偶然遭遇したのです。」

測定値が汚染による偶発的な結果ではないことを確かめるため、コール氏のチームは太平洋の他の場所から採取したサンプルをさらに回収し、分析した。最初の実験と同様に、これらの新しいサンプルでも同様に高いベリリウム10レベルが示された。

しかし、この同位体の急激な増加の原因は何だったのでしょうか? コール氏によると、それはまだ誰にもわかりませんが、2つの説が最も妥当であるようです。1つ目は、1000万年から1200万年前に起こった南極付近の海洋循環の変化に関連しています。

「海流の変化により、ベリリウム10が一定期間地球全体に不均一に分布する原因となった可能性がある」とコール氏は述べた。これらの同位体は最終的に太平洋に集中し、物理学者が最終的に回収した可能性がある。