地学概論（第2回）http://www.h-hagiya.com/gakugei/

2011.4.19　萩谷　宏

初期地球（地球のおいたち2）

“地球が生命あふれる星になったわけ”

「微惑星の衝突が何を変えたのか」

「地球が他の惑星と異なる特徴は何か」

「遠い過去の地球をどうやって知るのか」

０．太陽系以前　核融合…元素合成過程と超新星爆発

１．原始惑星系円盤から惑星形成まで

２．大気の変遷

３．月から得られた情報

４．地球の岩石から得られる初期地球の情報

５．生命はいつどこでどのように誕生したのか？

０．太陽系以前

様々な恒星の観測　恒星の誕生、進化、終末の輪廻

恒星内部の核融合反応　より重い元素の生成　…終末とともに放出

超新星爆発…鉄より重い原子核の形成

隕石に残る痕跡

１．原始惑星系円盤から惑星形成まで

　　微惑星の形成：直径十数kmの固体微粒子の集合体

→衝突・合体成長　次第に大きな天体へ成長

中心に鉄の核、周囲を岩石がとりまく（ガス惑星も共通）

　　原始惑星と原始大気（水素・ヘリウム主体…太陽大気類似）

　　衝突脱ガス…温室効果で地表が高温になる

…マグマ・オーシャンの形成（深さ2000km？）

大気とマグマが反応、二酸化炭素と水蒸気、窒素主体の大気

　　＃もし、微惑星形成段階を経なかったとしたらどうなるか？

２．大気の変遷

　　初期大気の推定：水蒸気　二酸化炭素　窒素　…数百気圧

　　表面の温度低下　･･･海洋（液体の水）の形成

　　海洋に二酸化炭素が溶解（溶解平衡）

　　38億年前には、１〜数気圧の二酸化炭素

３．月から得られた情報

　　初期のマグマ・オーシャンの存在−斜長岩地殻

　　隕石重爆撃期の認識…クレーター形成年代の集中

　　地球と元素組成や同位体組成はほぼ一致

　　しかし、

　　１）岩石中の酸素が少ない＝金属鉄を含む

２）揮発性元素が少ない

　・・・ジャイアント・インパクト仮説を支持する証拠

４．地球の岩石から得られる初期地球の情報

　　

　　最古の鉱物粒子：44億年前のジルコン粒子

　　最古の岩石：40.6億年前の花崗岩の一種

　　最古の海の地層：38億年前の礫岩、砂岩、石灰岩、

　　　　　　　　　　縞状鉄鉱、玄武岩など。（現在は変成岩）

　　最古の化石：34.6億年前のバクテリア（原核生物）

　　　32億年前頃には、大量のバクテリアが繁栄した証拠あり。

　　縞状鉄鉱という岩石：鉄鉱物とチャートの互層

　　　海水中に酸素が少ない　＝鉄イオンが２価で水に溶ける

　　　酸素の供給がある　鉄イオンが不溶性の３価になり、沈澱

　　38〜16億年前の海の地層に普遍的にみられる岩石

　　　光合成生物はいつ出現したか？？

　　陸上の地層：22億年前頃から、赤色（鉄イオンの３価の色）

５．生命はいつどこでどのように誕生したのか？

　　現在の古細菌のグループ、原始的なものはみな好熱性細菌

　　海底の熱水噴出口で有機物の重合が進み、生命が誕生？

　　・・・まだまだ謎は多い。