科学者たちは、地球の「退屈な10億人」がまったく退屈ではないことを発見しました。
15 億年前に超大陸ヌーナが分裂したとき、火山炭素の排出量は減少し、酸素レベルは上昇し、地球上に浅い海が広がりました。これらの安定した栄養豊富な環境により、最初の複雑な細胞が出現することが可能になりました。この研究は、プレートテクトニクスがどのようにして生命の次の大きな飛躍に向けて地球を静かに準備していたかを示している。
超大陸の分裂が生命の進化を引き起こす
の研究者シドニー大学とアデレード大学は、約15億年前の古代超大陸の分裂がどのようにして地球の表面を再形成し、複雑な生命の出現を可能にする条件の創出に役立ったかを明らかにした。
「私たちのアプローチは、プレートテクトニクスが地球の居住可能性の形成にどのように貢献したかを示しています」と筆頭著者のディートマー・ミュラー教授は述べた。 「これは、地殻変動、気候、生命が深い時間を経てどのように共進化したかについて考える新しい方法を提供します。」
海洋地殻の炭素貯蔵と中央海嶺に沿った炭素放出。 18億年前から現在まで。クレジット: Dietmar Müller/EarthByte Group/シドニー大学
「退屈な10億人」への挑戦
に掲載地球惑星科学レター、この研究は、地球の「退屈な10億年」、つまり地質学的にも生物学的にも活動がないと考えられている時代についての長年の見解を覆すものである。研究者らは、この時期にプレートテクトニクスが地球を積極的に再編し、酸素豊富な海を育み、すべての複雑な生命の微細な祖先である最初の真核生物への道を切り開いたことを発見した。
真核生物は、その細胞に核と細胞小器官として知られるその他の特殊な内部構造が含まれる生物です。すべての植物、動物、菌類はこのグループに属します。
シドニー大学アースバイト・グループのディートマー・ミュラー教授は、「私たちの研究は、地球深部のプロセス、特に古代超大陸ヌナの分裂が、火山性二酸化炭素（CO₂）排出量を削減し、初期の真核生物が進化した浅い海洋生息地を拡大する一連の出来事を引き起こしたことを明らかにしている」と述べた。
「退屈な」地表の下にあるダイナミックな地球
18 億年から 8 億年前の間に、地球の大陸は 2 回結合と分裂を繰り返し、超大陸ヌナとその後のロディニアを形成しました。このダイナミックな時代を理解するために、チームは詳細な資料を作成しました。プレートテクトニクスモデル18 億年にわたる研究で、プレート境界、大陸縁辺、マントル、海洋、大気の間での炭素交換が時間の経過とともにどのように進化したかを再構築します。
彼らの分析は、約14億6千万年前にヌナが分裂し始めたとき、浅い大陸棚の全長が2倍以上に増加し、約13万キロメートルに達したことを示した。これらの新たに拡大した浅海は、広大な酸素を豊富に含む海域と安定した温帯条件を支えたと考えられ、複雑な生物の初期進化を育むのに理想的でした。
同時期の火山からの二酸化炭素排出量は、2炭素は減少し、より多くの炭素が海洋地殻内に閉じ込められるようになりました。これは、海水が中央海嶺の亀裂に浸透し、加熱されて二酸化炭素を失うときに発生しました。2、その後石灰岩の堆積物が形成されました。
「火山炭素放出の減少と地質学的炭素貯留の強化という二重の効果が、地球の気候を冷やし、海洋化学を変化させ、より複雑な生命の進化に適した条件を作り出した」と、共著者で同じくシドニー大学地球科学部のアドリアナ・ドゥトキェヴィッチ准教授は述べた。
地殻変動から生命まで
研究結果は、約10億5000万年前の最初の化石真核生物の出現が、大陸の分散と浅海の拡大と一致していることを示している。
アデレード大学のジュラジ・ファルカシュ准教授は、「これらの広大な大陸棚と浅い海は、重要な生態学的インキュベーターであったと考えています」と述べた。 「それらは、おそらく高レベルの栄養素と酸素を備えた地殻変動的および地球化学的に安定した海洋環境を提供しました。これらは、地球上でより複雑な生命体が進化し、多様化するために不可欠なものでした。」
この発見は、地球深部のダイナミクスを地表近くの地球化学的および生物学的進化と結び付け、プレートテクトニクス、地球規模の炭素循環、海洋化学、複雑な生命の出現を結び付ける統一的な枠組みを提供します。
地球進化の新たな枠組み
この研究は、深層プレートテクトニクスの復元が、ほぼ20億年にわたる長期的な炭素放出と生物学的マイルストーンに定量的に関連付けられたことを初めて示したものである。著者らは、地殻構造の再構築と、ある地殻プレートが別の地殻プレートの下に滑り込む沈み込みと、マグマ、灰、ガスを大気中や地表に放出する火山活動による炭素貯蔵と脱ガスの熱力学シミュレーションとを組み合わせた計算モデルを使用した。
参考文献：「原生代中期の不動縁の拡大と火山ガス放出の減少は海洋酸素化と真核生成を支えた」R. Dietmar Müller、Adriana Dutkiewicz、Juraj Farkaš、Stefan Loehr、Andrew S. Merdith、2025 年 10 月 27 日、地球惑星科学レター。
DOI: 10.1016/j.epsl.2025.119683