6億年前に微弱な磁気パルスがどのようにして進化を引き起こしたのでしょうか?

証拠は、数百万年前の弱い磁場が生命を誕生させた可能性があることを示唆しています。

約6億3,500万年前から5億4,100万年前まで続いたエディアカラ時代は、地球の歴史の中で極めて重要な時代でした。 それは、複雑な多細胞生物が出現し、生命の爆発への道を切り開いた変革の時代でした。

しかし、この生命の急増はどのようにして発達したのでしょうか、また地球上のどのような要因がそれに寄与したのでしょうか?

ロチェスター大学の研究者らは、エディアカラ時代に巨視的な動物相が多様化し繁栄したとき、地球の磁場が非常に異常な状態にあったことを示す有力な証拠を発見した。 彼らの研究は、 自然 コミュニケーション 地球と環境このことは、地球の太古の磁場のこうした変動が、数百万年前に生命体の繁殖に不可欠であった可能性のある酸素レベルの変化を引き起こしたのではないかという疑問を提起する。

ロチェスター大学の研究者らは、約6億3500万年前から5億4100万年前まで続いたエディアカラ移行期の地球の磁場を研究した。 この研究は、初期の動物との類似性で知られるエディアカラ動物など、複雑な多細胞生物の出現をどのような要因が促進したのかという疑問を提起している。 クレジット: ロチェスター大学 イラスト/Michael Osadcio

地球環境科学部のウィリアム・ケナン・ジュニア教授であるジョン・タルドゥノ氏によると、エディアカラ時代の最も著名な生命体の一つはエディアカラの動物であったという。 彼らは初期の動物との類似点で注目に値し、その中には体長が 1 メートル (3 フィート) を超えるものもあり、移動可能であったことから、以前の生命体よりも多くの酸素を必要としていた可能性があることが示唆されています。

「これらの驚くべきエディアカラ動物の出現に関するこれまでの考えには、遺伝的要因や環境的要因が含まれていましたが、極度に低い磁場が発生した時期が近かったため、環境問題、特に大気と海洋中の酸素について再考するようになりました」とタルドゥーノ氏は言う。 。 彼は、文理学部および工学応用科学部の研究部長も務めています。

地球の磁気の秘密

私たちの地下約 1,800 マイルでは、液体鉄が地球の外核に流れ込み、地球の保護磁場を作り出しています。 磁場は目に見えませんが、太陽から来る放射線の流れである太陽風から地球を守るため、地球上の生命にとっては不可欠なものです。 しかし、地球の磁場は常に今日ほど強かったわけではありません。

研究者らは、異常に低い磁場が動物生命の出現に寄与した可能性があると示唆した。 しかし、この時期の磁場強度に関するデータが限られていたため、相関関係を調べるのは困難でした。

現在のオーストラリアで発見された、エディアカラ動物相の一例であるディキンソニアの化石痕跡。 クレジット: Shuhai Xiao、バージニア工科大学

タルドゥーノと彼のチームは、革新的な戦略と技術を使用して、斜長岩の古代の長石と輝石の結晶に見られる磁性を研究することで、磁場の強さを調べました。 結晶には、鉱物の形成以来磁化を維持する磁性粒子が含まれています。 岩石の年代を測定することで、研究者は地球の磁場の進化のタイムラインを作成できます。

CO などの高度なツールを活用する₂ 研究チームは、研究室でレーザーと超伝導量子干渉計（SQUID）磁力計を使用して、結晶とその内部の磁性を注意深く分析しました。

弱い磁場

彼らのデータは、エディアカラ紀の時々の地球の磁場がこれまでに知られている中で最も弱い磁場であり、現在の磁場の最大30倍も弱かったこと、そして極度に低い磁場強度が少なくとも2600万年間続いたことを示している。

太陽からの荷電粒子にかかる弱い磁場により、水素などの軽量原子が大気中から剥ぎ取られやすくなり、宇宙空間に逃亡してしまいます。 水素の損失が大きい場合、水素と反応して水蒸気を形成するのではなく、より多くの酸素が大気中に残る可能性があります。 これらの反応は時間の経過とともに酸素の蓄積を引き起こす可能性があります。

エディアカラ紀の動物相の一例であるフラクトフサスの化石印象が、現在ニューファンドランドとして知られている場所で発見され、その大きさはカナダペニーに近いものでした。 クレジット: Shuhai Xiao、バージニア工科大学

タルドゥーノ氏と彼のチームによる研​​究は、エディアカラ時代に、極度に弱い磁場が少なくとも数千万年にわたって水素の損失を引き起こしたことを示唆している。 この喪失により大気と海洋表面の酸素が増加し、より高度な生命体の出現が可能になった可能性があります。

タルドゥーノと彼の研究チームは、ほとんどの動物グループが化石記録に現れ始めたカンブリア紀後期に地球の磁場が強さを取り戻し、保護磁場が再確立されて生命の繁栄が可能になったことを以前に発見した。

「エディアカラ紀の後に非常に弱い磁場が残っていたら、地球は今日の水の豊富な惑星とは大きく違った姿になっていたでしょう。水の喪失により、地球は徐々に乾燥していったかもしれません」とタルドゥーノ氏は言う。

基本的な力学と進化

この研究は、地球外の生命の可能性を考える上で、惑星の内部構造を理解することが重要であることを示唆しています。

「地球の核で起こっているプロセスが最終的に進化に結びつくと考えるのは驚くべきことです」とタルドゥーノ氏は言う。 「他の場所で生命が存在する可能性を考えるとき、惑星の内部がどのように形成され、進化するのかについても考慮する必要があります。」

この研究の詳細については、「地球の弱い磁場が複雑な生命の出現をどのように促進したか」を参照してください。

参考文献：「地磁気の差し迫った崩壊は、エディアカラにおける大気の酸素化と動物の放射能に寄与した可能性がある」文濤黄著、ジョン A. エリック J. ブラックマンとアレクセイ V. スミノフ、ガブリエル アーレント、ロリー D. コットレル、ケネス B. 児玉氏とリチャード K. ボノとデヴィッド J. セピック、ヨンシャン・リー、フランシス・ニモ、シュハイ・シャオ、マイケル K. ワトクス、2024 年 5 月 2 日、 地球と環境のコミュニケーション。
土井: 10.1038/s43247-024-01360-4

この研究は米国国立科学財団の支援を受けました。