恐竜を絶滅させることなく地球上の生命を永遠に変えた小惑星衝突

約 5 億年前に不思議な出来事が起こり、地球の生命の歴史において最も重要な変化の 1 つが引き起こされました。突然、種が爆発的に増加し、無脊椎動物の生物多様性が非常に低いレベルから現在見られるレベルにまで増加しました。この「オルドビス紀の生物多様化大事件」に対する最も一般的な説明は、不快なほどに暑かった地球が寒冷化し、最終的に氷河期に突入した結果であるというものです。

しかし、気温の変化を引き起こしたのはいったい何だったのでしょうか。Science Advances 誌に掲載された私たちの新しい論文では、その始まりが、過去 20 億年間に小惑星帯で記録された中で最大の小惑星の分裂とちょうど一致し、別の小惑星または彗星との衝突によって引き起こされたことを示しています。今日でも、地球に落下する隕石のほぼ 3 分の 1 は、木星と火星の間にあるこの幅 150 キロメートルの小惑星の分裂に由来しています。

私たちの証拠は、スウェーデン南部のキネクルとロシアのサンクトペテルブルク近郊のリンナ川で露出したオルドビス紀（4億8500万年前から4億4300万年前）の海底堆積物の詳細な研究から得られたものです。キネクルの採石場では、太古の昔に地球に落下し、海底堆積物に埋め込まれて動物の化石のように保存された「化石隕石」が130個以上見つかりました。

直径が最大 20 cm のこれらの化石隕石は、1 つを除いてすべて同じ組成であるため、すべて同じ衝突による破片です。実際、それらは当時小惑星帯で崩壊した大きな小惑星と同じ種類の物質で構成されていました。もう 1 つの隕石は、おそらく大きな小惑星に衝突した小さな天体から発生したものです。

小惑星の衝突は 4 億 6600 万年前に起きたことがわかっています。これは、オルドビス紀の小惑星の崩壊で最近落下した隕石の同位体 (核内の中性子の数が異なる化学元素の変種) を調べることで年代を特定できます。したがって、採石場の化石隕石は、崩壊直後に地球に運ばれた物質であるに違いありません。また、海底で見つかった隕石の数が多いことから、当時は地球への隕​​石の流入量が現在よりも桁違いに多かったと推定できます。

しかし、この衝突によって大量の塵が作られ、気温が下がったことはどのようにしてわかるのでしょうか。私たちはまた、堆積層における非常に細かいマイクロメートルサイズの塵の分布も研究しました。堆積物に含まれるヘリウムやその他の物質を検出することで、それが地球外起源であると判断できました。これは、太陽風が塵に衝突し、地球に向かう途中でそれらの元素が塵に含まれたためとしか説明できません。

我々の研究結果は、破砕直後に大量の微粒子の塵が地球に到達したことを明確に示している。また、地質学的記録は、塵が到達した直後に世界中で海面が劇的に低下したことを示している。これが氷河期の始まりである。これは海水が高緯度地域に運ばれ、そこで大規模な氷床が形成されたためである。

結果はまったく予想外のものでした。この期間に何が起こったかを理解するために、私たちは過去 25 年間、さまざまな仮説に頼ってきました。たとえば、多様化現象は小惑星の分裂と何らかの関連があるのではないかと疑っていましたが、塵ではなく、分裂から地球に到達した多数の小さな小惑星が変化に関係していると信じていました。最後のヘリウム測定が終わるまで、すべてが明らかになっていませんでした。

気候研究への教訓

二酸化炭素の排出により地球温暖化は進行しており、気温上昇は高緯度地域で最大となっている。気候変動に関する政府間パネルによると、私たちは4億6600万年前の小惑星衝突以前の状況を彷彿とさせる状況に近づいているという。この道を進み続けることは、明らかに生物多様性にとって良くないだろう。

過去 10 年ほど、研究者たちは、大規模な気候災害が発生した場合に地球を冷却するためのさまざまな人工的な方法について議論してきました。解決策の 1 つは、衛星のように小惑星を地球の周りの軌道に配置し、継続的に微細な塵を放出して、温暖化する太陽光を部分的に遮ることです。

私たちの研究結果は、このような塵が時折地球を劇的に冷却したことを初めて示しており、これが実行可能な人工的な解決策になるかもしれないという希望を与えています。私たちの研究は、これがどのように機能するかについて、より詳細で経験に基づいた理解を与えることができ、そのような事象のコンピュータモデルの作成と評価に使用できます。

しかし、近い将来、気候変動に対処するには、二酸化炭素排出量を削減する以外に方法はありません。結局のところ、それが何百万年も前に起こった生命の多様性の驚異的な増加を保存する唯一の方法です。

ビルガー・シュミッツはルンド大学の原子核物理学の教授です。

この記事はもともと The Conversation に掲載されました。