Millennial-scale ice retreat after the first Phanerozoic glaciation
この研究は、後期オルドビス紀のヒルナンティア氷期後におけるポスト氷期回復が、断続的な氷床流出によって引き起こされた7つの千年規模の寒冷・温暖サイクルによって特徴付けられていたことを明らかにしており、このような気候の不安定性が、初期の生物学的回復パターンに大きな影響を与えた地球の歴史における根本的な特徴であることを示している。
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地球を、45億年の生涯の中で何度も劇的な「発熱」と「悪寒」を経験してきた、巨大で呼吸する生命体として想像してみてください。時として、惑星全体が非常に冷たくなり、巨大な氷のシート、まるで巨大な凍った毛布のようなものが大陸を覆うことがあります。科学者たちはこれらの時期を「氷河期（グラシエーション）」と呼んでいます。惑星が再び暖まり始め、それらの氷床が溶け出すとき、それを「氷河退行（デグラシエーション）」と呼びます。通常、私たちはこの融解プロセスを、雪だるまが陽の当たる日にゆっくりと水たまりに変わっていくように、凍結状態から温暖へと滑らかに、着実に進むものだと考えがちです。しかし、もしその雪だるまがただ溶けるだけではなかったらどうでしょう？ もし雪だるまが震え、身震いし、最後に諦めてしまう前に、突然の氷の水の噴出を外へと送り戻したとしたら？ これは、科学者たちが地球の歴史における非常に特定の瞬間について問い続けてきた疑問です。すなわち、「顕生代（ファンエロゾイック）」――複雑な生命である動物や植物が本格的に台頭した、過去5億4100万年間の期間――における、地球が初めて凍りついた時のことです。これを理解することは、単に古い岩石についての問題ではありません。それは、氷床が不安定になったときにどのように振る舞うかを理解する助けとなります。これは、今日の気候変動を理解する上で極めて重要なことです。
私たちが目にしている物語は、研究チームがオルドビス紀の、特に「ヒルニアン期」と呼ばれる時代における謎を調査することに決めたところから始まります。長い間、科学者たちは、この時代の最初の大きな氷河期の後、地球は急速に温暖化し、温暖な状態を維持したと考えてきました。彼らは、氷が一度にどっと溶け去ったと考えていたのです。しかし、この新しい研究は、その図式が単純すぎたことを示唆しています。研究者たちは、その融解が決して滑らかな滑走ではなかったことを見出したのです。むしろ、それは脈打つ鼓動のように、何度もスキップを繰り返すものでした。
これを見出すために、チームは現在の中国・新疆南部のタリム盆地にある、古代の泥と砂の岩石を調査しました。オルドビス紀当時、この場所は赤道付近の温かく浅い海でした。科学者たちは、「化学的風化指数（CIA）」と呼ばれる巧妙な化学的トリックを用いました。これは、岩石に組み込まれた「天候検知器」のようなものです。雨が岩に降ると、それは岩を風化させます（化学的に分解します）。気候が暑く湿っているほど、この風化は激しくなり、泥の化学組成も変化します。これらの古代の泥の層に含まれる化学物質を測定することで、チームは海洋水の温度を温度計のように読み取ることができたのです。
彼らが発見したのは驚くべきことでした。単一の、安定した温暖化傾向ではなく、岩石は非常に短い期間に発生した7つの明確な「寒波」の物語を伝えていたのです。これらは単なる小さな凹凸ではありませんでした。水温が何度も激しく上下する、劇的な変動でした。チームの計算によれば、これらのサイクルは約1万7000年ごとに発生していました。それはまるで、南極にある巨大な氷床（当時はそこが唯一の氷の極でした）が、ただゆっくりと溶けていったのではなく、断続的に崩壊し、大量の氷と冷たい水を海へと注ぎ込み続けたかのようです。これらの冷たい急増は、南極からタリム盆地の熱帯海域まで到達し、水温を16.26℃まで温まった後に、5.96℃まで下げました。
この発見は、この氷河期に伴う大量絶滅の後の、生命の回復に関する私たちの見方を変えるものです。論文では、これらの突然の冷たい噴出が「フィルター」として機能したと論じています。それらは、特定の初期の動物、具体的にはCathaysiorthis類と呼ばれる貝類の一群が、どこに生息できるかを制限しました。これらの生物は、冷たい海流が到達するエリアでしか生き残ることができませんでした。対照的に、温暖なままだった世界の他の部分は、異なる動物たちが存在していました。これは、氷床の不安定さが単に天候を変えただけでなく、どの動物が生き残り、どこへ移動できるかを能動的に形作ったことを示唆しています。
研究者たちは、この古代の出来事を「ハインリッヒ・イベント」と呼ばれるものと比較しています。これは、最後の氷河期（更新世）に起きた有名な冷たいスパイクであり、北米からの氷山が大西洋に冷たい水を注ぎ込んだ現象です。ここでの大きな教訓は、このような「氷床の不安定性」――氷が数千年規模の突発的なバーストによって崩れ落ちる現象――は、現代や最近の現象ではないということです。それは、地球が初めて氷河化した時代まで遡る、地球の気候が働く根本的なルールであるようです。将来、より優れた年代測定ツールがあれば、正確なタイミングはさらに精緻にできるかもしれませんが、これらの岩石からの証拠は、最初の顕生代の氷河期の終わりが、春への滑らかな滑走ではなく、震えながら進む、凸凹とした道のりであったことを強く示唆しています。
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