地球内部のマントル層で生命の痕跡が発見される

　5億4000万年前に起きた動物相の爆発的な進化は、地球の奥深く、下部マントルを永遠に変えてしまった。そこを起源とする岩石から、生命の痕跡が発見されたという。

　地球内部で起きていることは地上にも影響を与える。たとえば、火山からマグマ性の岩石が生まれ、そこからガスも排出される。それはさらに地球の生化学的循環にも影響を与える。その逆もしかり。

　地上で起きていることは、地球内部の奥深くにまで影響するのだ。つまり、マントルで発見された生命の痕跡は、ワクワク地底生物とかではなく、地球上の生物の痕跡なのだ。

　この研究はチューリッヒ工科大学の地球学者アンドレア・ジュリアーニ氏が、『Science Advances』（2022年3月4日付）で発表した。

マントルの最下層部の岩石を分析

　この研究は、年代の異なる「キンバーライト」と呼ばれるカンラン石と雲母を主要構成鉱物とする超塩基性の火成岩を分析したものだ。キンバーライトの一部からは、ダイヤモンドの原石が産出されることで知られている。

　この岩石は、マントルの最下層部からやってきたいわば伝達者だ。

カンブリア爆発の影響で生命体が海からマントルへ

　サンプル150点の「炭素同位体」を分析した結果、若いキンバーライト（2億5000万年未満）は古いものとその組成が異なることが明らかになった。炭素同位体の組成が、マントルが起源である岩石から予測される範囲を逸脱していたのだ。

　このような組成の変化が起きたきっかけは、「カンブリア爆発」であるようだ。

　5億4000万年前のカンブリア紀では、地質学的には短期間とされる数千万年のうちに、現在地球上に存在するあらゆる生命が出そろったとされている。

　「海の生命が急増したおかげで、地表の様子ががらりと変わりました」とジュリアーニ氏は説明する。「それが海底の堆積物の組成に影響したのです」

　生き物の死骸が積もってできた海底の堆積物は、地球の表面を覆う「プレート（岩盤）」によってマントルへと持ち運ばれた。

　海洋プレートが別のプレートの下に潜り込み、アセノスフェア（地球内部の上部マントルの領域にある高温で流動しやすい層）の中に入りこむ「沈み込み帯」に沿って積もった堆積物が、海底の地殻とともに地下深くへと沈んでいったのだ。 　堆積物には有機物の形で炭素が蓄えられており、それがマントルに到達。

　ここで堆積物はマントルにあるほかの岩石と混ざり、しばらくのち（推定2億〜3億年後）に再び地上へと浮上した。今回調べられたキンバーライトもそうしたものの1つだ。

　海の堆積物の変化が、それほどまで深いところに痕跡を残すとは驚きだ。なにしろ全体としては、プレートの沈み込みでマントルに運ばれる堆積物はごく少量なのである。

　「マントルに沈み込んだ岩石が、均一に分布しておらず、特定の軌道に沿って移動していることを裏付けています」と、ジュリアーニ氏は説明する。

総合システムとしての地球

　今回の研究では、炭素だけでなく、ほかの化学元素の同位体組成も分析されている。

　それによると、アルカリ土類金属「ストロンチウム」と。チタン族元素の一つで灰色の金属「ハフニウム」もまた、炭素と似たようなパターンを示していたという。

　「これが意味することは、炭素に残された痕跡は、脱ガスのようなプロセスでは説明できないということです。そうでなければ、ストロンチウムとハフニウムの同位体が、炭素同位体と相関しているはずがありませんから」とジュリアーニ氏は話す。

　この新発見は、また新たな研究の扉を開く。たとえば、「リン」や「亜鉛」のような元素もまた、地上のプロセスが地球内部に与えた影響を知る手がかりになるかもしれない。

　これらの元素は、生命誕生に重要な役割を果たしたと考えられているものだ。

「地球は非常に複雑な総合的なシステムです。今、このシステムについてもっと詳しく知りたいと考えています」と、ジュリアーニ氏は話す。

References:Traces of Life Discovered Deep in the Earth’s Mantle / written by hiroching / edited by parumo
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