最初の大陸

私たちが歩く地面はどこから来たのですか？今日でも、土地は地球の表面の約 3 分の 1 しか占めていないにもかかわらず、人間は土地を当然のことと考える傾向があります。さらに、土地は大部分が 2 次元です。小さな穴を掘る獣を除いて、私たちの活動のほとんどは地表で行われます。一方、海には広大な 3 次元があり、さまざまな種類の生物が生息しています。SF小説家のアーサー・C・クラークはかつて、「この惑星を地球と呼ぶのはなんと不適切なことでしょう」と書いています。

いずれにせよ、私たちには土地があります。そして、私たちは、この土地が地球上に常に存在していたことを当然のことと考えていますが、形は異なり、気候も異なり、さまざまな生き物が住んでいました.

地質学は、これでさえそうではなかったことを教えてくれます。

私たちは陸地の時代に生きていますが、かつて地球に陸地がなかった時代がありました。移行がどのように起こったのかは謎のままですが、既存の鉱物の組成を見ると、大陸形成についてかなり多くのことがわかります。

おそらく、過去にさかのぼることで、史上初の大陸についての真実を知ることができるでしょう。

地質学的に言えば、地球は 4 つのセクションに分類できます。地殻と呼ばれる表層があります。地球がリンゴなら、地殻はその皮の厚さです。私たちは地殻の上を歩きます。地殻はすべての大陸と海底を構成しています。地殻の下にはマントルと呼ばれる層があります。この層は数千キロメートルの深さで、地球の体積の 84% を占めています。固体であると理解されていますが、地質学的な時間スケールでは、キャラメルのような非常に粘性の高い液体のように振る舞います. この下には液体の外核があり、その下には内核として知られる固体の岩の球があります。

大陸は、定義上、水のような流体によって分離された地殻上の大きな陸塊です。この定義では、地球は大陸を持つことが知られている唯一の惑星です。火星のような惑星には過去に似たような大陸がいくつかあったかもしれませんが、火星には液体の水がないため、大陸を持つ惑星は地球だけです。

前世紀に、アルフレッド・ウェゲナーは大陸移動説を提唱しました。それによると、地球はかつて統一された大陸を持っていましたが、それが時間をかけて移動し、今日知られている 7 つの大陸を生み出しました。この理論は今日、事実として受け入れられています。

ウェゲナーの理論の単純な検証の 1 つは、今日のさまざまな陸塊の化石の類似性を調べることによって見ることができます。疑いのある人は、南アメリカの東海岸がアフリカの西海岸といかにうまく調和しているかに注目してください。

地球は 46​​ 億年前に形成されました (つまり、46 億年前です!)。46 億年前から 40 億年前の時代は、ギリシャの地獄の神であるハデスにちなんで名付けられた冥王代イオンと呼​​ばれます。科学者たちはこれまで、地球は火の球体として始まり、時間の経過とともに外表面が冷やされて、今日の地球が形成されたと信じていました。しかし、現在では、最初の大陸が形成される前に地球が水に覆われていたことがわかっています。

この発見は、鉱物ジルコンのおかげで行われました。

ジルコン、または ZrSiO4 の結晶には、特別な特性があります。一度形成されると、母岩が完全に破壊されても存続し、実質的に破壊することはできません。追加のボーナスは、それらも非常にまれではないということです.

これらの鉱物の年代は、ウランと鉛の組成を調べることで簡単に見つけることができます。ジルコン結晶には、ウラン原子とトリウム原子が組み込まれています (どちらも核燃料として最もよく知られています)。ただし、これらの同じ結晶は、形成時に鉛の原子を拒否します。

時間が経つにつれて、不安定なウランは放射性崩壊によって鉛になります。つまり、ウランと鉛の比率を測定して、結晶の古さを知ることができます。若い結晶はウランの割合が高くなりますが、古い結晶では比較的高い割合のウランがすでに鉛に変化しています。

より重要なのは、ジルコン結晶が形成された環境に関する情報を明らかにするという事実です。これは、酸素同位体比から推測できます。

酸素には ¹8O と ¹6O という 2 つの安定同位体があります。¹8O は原子が 2 つ多いため、¹6O よりも重いです。

雨が降ると、¹⁸O からなる水分子は、軽いものよりも容易に凝縮します。そして、蒸発が起こると、最初に離れていくのは ¹8O 分子であり、その後に ¹8O 分子が残ります。したがって、海洋の ¹⁶O レベルは温暖な時期に高く、¹⁸O は涼しくて雨の多い時期に優勢だったとかなり合理的に推測できます。

酸素原子がジルコン結晶に取り込まれ、タイムカプセルまたは当時の化学構造のスナップショットを形成するのは、これらの割合です。ジルコンを見ることで、形成された時期とその時の温度がわかります。

そして、その情報から、ジルコン結晶がどのように形成されたかを正確に推測することができます。

地球のマントルでは、酸素同位体比は常に 5.3 前後です。簡単なメモ: これは、¹⁶O の 5.3 倍の ¹⁸O があるという意味ではありません。この値の正式名称はδ¹⁸Oまたは「デルタ-O-18」で、「デルタ」は「海水との差」を表しています。したがって、ここでの比率を海水の比率と比較すると、差は 5.3 です。

デルタ-O-18 の値が 0 から 5.3 の間である場合、それは岩石に凝固する前に、高温の水と広範囲にわたるマグマの相互作用があったことを意味します。(当然のことながら、海水の delta-O-18 値はゼロです。これは、他のすべてのものと比較しているためです)

デルタ-O-18 が 5.3 より大きい場合、マグマが水ではなく地表の岩石と相互作用したことを意味します。これらの表面の岩石は、以前は雨や海水と相互作用していたでしょう. 前述のように、雨水には重い ¹⁶O が多く含まれています。つまり、岩石にもそれが多く含まれていたことを意味し、埋もれてマグマに溶け込み、より高い値を保持し、最終的に結晶化中にタイム カプセル ジルコンに渡されたはずです。

最も古いジルコンのデルタ-O-18は約7.4です。つまり、冥王代の地球の表面には水が豊富に存在していたに違いありません。これはどうしてでしょうか？結局のところ、それは地獄の火と火山で知られる時代でした。

地質学者はこの問題について考え、最も説得力のある答えにたどり着きました。水はおそらく宇宙から地球に運ばれたのでしょう。冥王代は、宇宙からの隕石の衝突が激しく、地表が荒廃した時代でした。私たちがこれを知っているのは、これらの隕石の衝突が 35 億年前まで定期的であったことを月の土地が示しているからです。これらの攻撃の残骸は、今日、月のクレーターとして観察できます。

地球の表面がほぼ完全に水で覆われているとしたら、最初の安定した大陸核はどのようにして形成されたのでしょうか? 形成された土地がマグマに沈まなかったのはなぜですか?

今年初めの新しい研究では、カーティン大学、西オーストラリア地質調査所、および米国のメリーランド大学の 3 つの機関の研究者が集まり、土地の古代の過去を調査しました。彼らは、世界最古の露出した陸地であるオーストラリアのピルバラ クラトンを調査することによってこれを行いました。

クラトンは、大陸の古くて安定した部分です。これは、何百万年もの間、地表にしっかりと留まっていることを意味します。Pilbara Craton は、40 億年から 25 億年前の始生代の大陸の残骸の 1 つです。冥王代に続いて、地球への隕​​石衝突率が低下していた頃でした。

そこにある岩石のジルコンの年代とデルタ-O-18値を研究することにより、研究者はこのクラトンの形成には3つの段階があると結論付けました. 以下は興味深い分析です。

第 1 段階のジルコンは 2 つのグループに分類できます。デルタ O-18 値が地球の地殻のすぐ下にあるマントルの値と類似しているもの。酸素メイクが非常に浅いプロセスを必要とする人。第 2 段階では、デルタ-O-18 がマントルと一致します。そして最後に、ステージ 3 のジルコンは、表面物質との相互作用を必要とするデルタ-O-18 値を持っています。

ご覧のとおり、ジルコンは最初は表面近くで形成され、徐々に深く形成され始めたようです。しかし、本当にそうでしたか？岩石のさまざまな組成を研究した研究者たちは、そうではないことを示唆しています。

最初に (研究者たちのことを考えてみてください)、隕石の爆発がありました。大きな物体が地球の水面に衝突しました — 昔はよくあることでしたが、今回はその衝突によりマグマが熱水に長時間さらされました。「長時間」とは、数百万年を意味します。衝突自体はマグネシウムに富む岩石を近くに形成し、鉄に富む岩石は少し離れて形成された. 一方、マグマと熱水の組み合わせは、サブマントルに見られるものと非常によく似た状態を引き起こしました。そのため、酸素同位体比でさえ類似していました。

次の 1 億年の間に、重い物質はマントルに沈み、軽いマグマは地表に移動しました。この分離により、より軽い層が浮力を持ち、浮かんでいることができるようになり、最終的に、今日私たちがよく知っている「地殻」を形成しました.

ステージ 2 のジルコンは、地殻が安定したときのものです。マントルからのマグマが地殻底部の周りに広がったため、ステージ 2 のジルコンのほとんどがマントルに見られるものと同様のデルタ O-18 値を持っています。

最後に、第 3 段階では、ジルコンはマントルより上にある比率を持ちます。これは、下のマグマに取り込まれたベース地殻の上からかなりの量の岩石があったことを示唆しています。

Pilbara Craton は興味深い話をしていますが、もっと重要なことは、他の cratons が同意していることです。地質学者によると、ここで観察されたのと同じパターンは、他のクラトンでも認識できるという。これは本質的に、隕石の爆発が地球の最初の土地を安定させる役割を果たしたことを意味します。この惑星に属するすべての大陸は、巨大な宇宙の岩がその表面に衝突することによって可能になった.

私たちは流星を破壊的な力として理解しています。それらは常に世界を終わらせる災害として描かれています。隕石は爆発を引き起こします。流星は恐竜を殺しました。誰もが見上げたくない理由は隕石だった。

この認識は部分的に正しいですが、クラトンは流星がそれ以上のものであることを教えてくれます。自然の力と同様に、それらは創造者であると同時に破壊者でもあります。彼らは私たちが慣れ親しんだ土地を混乱させるかもしれませんが、隕石について不平を言う前に、これを覚えておく必要があります。

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