3 初期地球・大気と海洋のおいたち

　われわれはどこから来たのか（第３回）

2001.4.24　地学#3　萩谷　宏

キーワード：シアノバクテリア、ストロマトライト、縞状鉄鉱

酸素のない地球

　22億年前より以前の時代、陸上で赤い酸化鉄ができない程度の酸素濃度。

　誰が酸素の多い大気をつくったか？

　…もし、タイムマシンで過去に戻ることができたなら、5億年より前の時代では、外に出たとたんにわれわれは窒息死するだろう。

　このように酸素の多い大気環境は、地球史の中で、たかだか最近10%の期間継続しているに過ぎない。過去の90%は、われわれの想像もつかないような、酸素の少ない環境が表層を覆っていた。

　もっとも、地球型惑星の大気としては、酸素が少ない、CO₂-N₂形の大気が普通であり、地球の大気が特殊なのだ。

初期地球の大気

　原始惑星系円盤の段階　水素とヘリウムが大半（太陽大気組成に近い）

　衝突脱ガス＋マグマ・オーシャン　→水蒸気＋二酸化炭素の初期大気

　水蒸気→海洋の形成　

　海洋形成の重要性

　液体の水…海洋の存在条件

　海洋による二酸化炭素の固定　石灰岩の形成　…正のフィードバック

生命の起源

　酸素のほとんどない環境で、化学進化の進行

　おそらく海水中、高温環境（熱水系？）　古いタイプの細菌…好高熱性細菌

　生命の条件　→　膜による外界との隔離、代謝、自己複製能力

初期地球の生態系

　化学合成細菌　…　光合成＋酸素放出するシアノバクテリアの出現

　酸素を出す生物と、酸素を使わない生物の共存　…35億年前から

地質の記録

　オーストラリアで34.6億年前の生物化石（最古）。南アフリカでもほぼ同じ年代。

　生物起源の炭素はグリーンランドの38−39億年前の地層から。

　縞状鉄鉱の形成年代と酸素の放出との関係

*****

（まとめ）

　酸素の多い大気は光合成生物が長い時間をかけて形成してきた。地球史の半分はシアノバクテリア、その後は、特に陸上植物の発展により、石炭形成と平行して酸素濃度が増加。

　石炭や石油は、それぞれ陸上植物やプランクトンの遺骸から地下で形成。

　縞状鉄鉱も、間接的に生物活動の産物。現在採掘している鉄鉱石の90%以上が20億年より昔の海底に形成された縞状鉄鉱。建築材の鉄骨も、鉄筋も、みな生物の産物。

　コンクリートに使うセメントも、古生代のサンゴ礁で形成された石灰岩を原料にしている。

　・・・つまり、われわれの現代文明も、日々の生活も、あるいは生存そのものが、過去の生物活動の産物で成り立っている。

　余談：地球上の現在生きている生物体をすべて燃やしても、二酸化炭素濃度が数倍、酸素濃度はコンマ以下しか変わらない。化石燃料を燃やすことは、炭素循環に新たなインプットをもたらしている。→図示

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標本：

　アエンデ隕石：太陽系最古の物質（CAI）を含む。

　縞状鉄鉱：38億年前・グリーンランド。　手に持ってみよう。磁鉄鉱を含むので密度大。重い。

　ストロマトライト：ハメリンプール、現世のもの。拡大すると、層構造がわかる。粗粒の生物片でできている…VTRで紹介した形成モデルに問題あり。

VTR：

・NHKジュニアスペシャル#3（地球大紀行#3）「残されていた原始の海」VTR1, VTR2

参考書：

・生命と地球の共進化　川上紳一著　NHKブックス　
・大気のおいたち　秋山雅彦著　青木書店1986　\1400

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