恐竜絶滅の原因は謎に包まれている

 恐竜絶滅の原因で、現在確定的とされているのは巨大隕石の衝突である。

 1980年、地質学者のウォルター・アルバレスとその父で物理学者のルイス・アルバレスは、世界的に分布が見られる中生界白亜系と新生界古第三系を境する粘土層(通称K-T境界層)に含まれるイリジウムの濃度が他の地層の数十倍であり、かつ、イリジウムは地殻にはほとんど存在しないことから、これが隕石の衝突によってもたらされたものであると考え、大量絶滅の原因を隕石の衝突に求めた。

 その後、1991年メキシコ・ユカタン半島に、直径180キロの巨大クレーター(チチュルブ・クレーター)が再発見され、このクレーターを形成した隕石の衝突が恐竜絶滅の原因だとする説が提唱された。この説では、地球規模の大火災で生態系が破壊され、衝突後に生じた塵埃が大気中に舞い、日光を遮断することで起きた急速な寒冷化が絶滅の原因であると示説された。



 ところが、隕石衝突だけで、説明しきれない謎がいくつか残っている。衝突による「衝突の冬」(寒冷化)が原因なら、なぜ同時期に存在した両生類や爬虫類などが絶滅を免れたかという疑問が残る。

 また、2009年5月には、約6550万年前、恐竜の大部分は絶滅した。しかし、なんらかの形で生き残ったグループがあると示唆する新たな研究結果が発表されている。ニューメキシコ州サンフアン盆地の地層は暁新世のもので、白亜紀/第三紀境界(K-T境界)の大量絶滅後50万年後の時代にあたる。

 この地層の砂岩層で、ハドロサウルス、ティラノサウルス、アンキロサウルスなどの骨が一緒に見つかった。彼らは隕石衝突から50万年も生き延びたことになる。

 そのため、恐竜絶滅の決定打は数十万年後に落ちた、インドのシバ隕石の影響ではないかという説もある。2009年11月、恐竜の絶滅の原因は、数十万年の間隔でメキシコとインド付近に落下した2個の巨大な隕石のダブルパンチだった可能性があることが指摘された。

 この説によると、隕石はチクシュルーブの隕石の約30万年後にインド西岸沖に衝突したという。この2個目の隕石の衝突によってインド洋の海底に直径500キロの窪みができた。研究チームは1996年からこの窪みの調査を行ってきた。研究チームはこの窪みを、ヒンズー教の破壊と再生の神の名にちなんでシバ・クレーターと名付けた。

 シバ隕石の衝突の衝撃はあまりに強力だったため、衝突した場所の地殻が蒸発し、それによってさらに高温のマントルが噴き上がり、このクレーターの高く盛り上がったのこぎり状の縁が形成されたとチャタジー氏は推定している。さらに、衝突の衝撃によってインド亜大陸の一部が欠けてアフリカの方向に移動を始め、現在のセーシェル諸島が形成されたと研究チームは考えている。

 また、現在のインド西部で当時既に発生していた火山の噴火活動もシバの隕石の衝撃によって促進された可能性がある。これまでにも、現在デカントラップと呼ばれるインドの火山地帯から放出された有毒ガスが、恐竜絶滅の決定的要因となったと推測する説があった。まだまだ、恐竜の絶滅は謎に包まれている。


恐竜絶滅、小惑星の落ちた場所が悪かったせい? 

 今回、新たな研究により、古代の地球に小惑星が衝突する場所として、ユカタン半島はおそらく最悪の場所だったことが明らかになった。

 今から6600万年前、現在のメキシコのチクシュルーブという港町の近くの海に、直径10kmほどの小惑星が衝突した。これにより恐竜の時代は唐突に終わりを告げ、ほとんどの恐竜を含む、地球上の全生物の約4分の3が絶滅した。

 東北大学大学院理学研究科地学専攻の海保邦夫氏がこのほど発表した論文によると、宇宙から飛んできた小惑星が炭化水素(石油や天然ガスの主成分)を豊富に含む堆積岩層に衝突し、大気中に膨大な量の煤(すす)をまき散らした結果、地球が急激に寒冷化し、大量絶滅が起きたという。この衝突により、地球全体の平均気温は8~10℃、陸上の平均気温は10~16℃も下がったと推定している。

 11月9日に『Scientific Reports』に発表された論文で、研究チームは、これだけ大量の煤をまき散らせるような岩石層がある場所は地球表面の13%しかないと主張する。つまり、小惑星がほかの場所に落ちていたら、飛べない恐竜も絶滅していなかったかもしれないのだ。

 NASAのジェット推進研究所にある地球近傍天体研究センターのポール・チョーダス氏は、「今回の論文は大きな天体が衝突しても大量絶滅が起こる可能性は高くないことを示していて、非常に面白いと思います」と言う。「私たちはしばしば、この衝突が恐竜にとってどんなに不運で、哺乳類のトップに立つ私たちにとってどんなに幸運であったかを語ります。今回、その運のほどが数字で示されたのです!」


 大量の煤が空を覆った

 研究では、小惑星の衝突により炭化水素を豊富に含む堆積岩が燃え、約15億トンの煤が大気中にまき散らされたと見積もっている。大気中の低いところを漂っていた煤はまもなく雨に洗い流されたが、約3億5000万トンは高層大気中を循環しつづけ、命の源である日光を遮ったと考えられる。

  海保氏は、白亜紀の終わりに炭化水素を含む堆積岩が多く存在していたと思われる地域を再現した地図を使って見積もりを行った。こうした地域は海岸付近に多く、今日、石油や天然ガスが見つかる地域とおおむね一致している。

 海保氏は以前の研究で、世界中の岩石層に小惑星衝突による煤が含まれているかどうかを調べている。彼は、チクシュルーブ・クレーターに比較的近いハイチで採集したサンプル中の煤が、何千kmも離れたスペインで採集したサンプル中の煤とよく似ていることに気づいた。

 「煤どうしが似ているのは、同じ場所から来たからです。つまり、小惑星が衝突したチクシュルーブの岩石に由来しているのです」と海保氏は言う。「衝突地点の堆積岩に含まれていた炭化水素の量が、陸と海の温度低下の程度を決めたのかもしれません」

 この時代の多くの場所で、化石記録中に煤が見られる。この理由として、これまでは小惑星の衝突により飛び散った高温の岩石が森林火災を引き起こしたせいとする説明が有力だった。

 海保氏の今回の研究は、従来の説明に異議を唱えるものであり、森林火災だけでは地球全体の温度を下げるほどの煤は発生しないとしている。彼はまた、小惑星の衝突によって生じた煤は均等には分布しなかったと考えられ、このことは、北半球の方が寒冷化が厳しく、南半球の方が回復が早かったことを示すデータともよく合っていると主張する。

 しかし、1つ問題がある。最近、チクシュルーブ・クレーターの掘削調査が行われたが、炭化水素はあまり見つからなかったのだ。


 地球寒冷化の原因は大量の硫黄?

 チクシュルーブ・クレーターの海底部分の掘削プロジェクトに参加した米テキサス大学オースティン校の地質学者ショーン・ギューリック氏は、小惑星の衝突直後の寒冷化は、煤ではなく蒸発した硫黄が原因である可能性が高いと指摘する。

 10月30日に『Geophysical Resesarch Letters』に論文を発表したジョアンナ・モーガン氏は、小惑星の衝突により約3250億トンの硫黄が放出されたと推測している。これは、地球を一時的に寒冷化させるのに十分な量だが、実際にはもっと多かった可能性がある。

 ギューリック氏は、チクシュルーブから650km離れたハイチで採集された煤が、森林火災によって堆積したものである可能性があり、近く発表されるチクシュルーブの掘削コアの分析結果が、この部分の議論を明確にするだろうと言う。

 そんな彼も、小惑星が衝突した場所が悪かったという点では海保氏と同じ意見だ。大きな小惑星が衝突した場所はほかにもあり、米国のチェサピーク湾やドイツのバイエルン州西部に痕跡がある。しかし、化石記録を見るかぎり、これらの小惑星は大量絶滅は引き起こさなかった。理由はおそらく、衝突地点の岩石の組成にある。

 ギューリック氏は、「チクシュルーブに衝突した小惑星と同じ大きさの小惑星が衝突したときに、同じ規模の変化を大気に生じさせられるような地域は、地球上にはあまりありません」と言う。犯人が硫黄であろうと煤であろうと、海保氏の研究は、古代の地球に起きた変化をシミュレーションする気候モデルの評価に役立つ可能性がある。

 「それぞれのモデルで硫黄や煤や二酸化炭素が大量に放出された場合にどうなるかを見ていくことで、大気中の化学反応に関する問題を検証することができます」とギューリック氏は言う。「今日の気候変動の影響を考える上でも非常に重要です」


小惑星衝突「恐竜絶滅の日」に何が起きたのか 

 6600万年前、メキシコ東部に小惑星が衝突し、恐竜を絶滅させた。新たな研究により、当時の詳細な状況が明らかになってきた。

 6600万年前、中生代最後の日の太陽が昇る朝を想像してみてほしい。 光の束が現在のメキシコ・ユカタン半島の海岸沿いに広がる沼地や針葉樹の森に降り注ぎ、温かいメキシコ湾の水は生命で溢れている。

 いまでは「失われた世界」の住民である恐竜や巨大昆虫が、鳴き声や羽音を響かせて生命を謳歌しているさなか、山ほどもある小惑星が、時速およそ6万4000キロの速さで地球に向かっていた。

 ほんの束の間、太陽よりもはるかに大きくてまぶしい火の玉が空を横切る。一瞬の後、小惑星は推定でTNT火薬100兆トン分を超える規模の爆発を起こして地球に激突した。

 衝突の衝撃は地下数キロに達し、直径185キロ以上のクレーターを作り出し、大量の岩を蒸発させる。この衝突により、連鎖的に地球規模の大災害が引き起こされ、生物のおよそ80パーセントが消滅し、恐竜もそのほとんどが姿を消した。

 こうした黙示録的な描写は、1980年に小惑星衝突説が提唱されて以来、数限りない本や雑誌に登場してきた。1990年代には、ユカタン半島沖のメキシコ湾にあるチクシュルーブ・クレーターが、その小惑星衝突の痕跡であることが確認された。

 一方で、小惑星の衝突が具体的にはどのようにして地球上の生物を壊滅させたのかについては、長い間謎のまま残されてきた。

 先月、メキシコ湾の掘削基地で活動している英国の研究者チームが、史上初めてチクシュルーブ・クレーターの「ピークリング」からコアサンプル(柱状採取した試料)を採取した。ピークリングとは、クレーターの縁の内側にできるもうひとつの輪で、衝突の衝撃から数秒以内に起こる反動により形成される。この調査によって、研究者らは、あの日放たれた驚異的な力の謎を解明することを目指している。


 少なくともマグニチュード10.1

 米パデュー大学、英インペリアル・カレッジ・ロンドンの地球物理学者チームが開発したウェブツール「インパクト・カリキュレータ(衝撃計算機)」では、小惑星の大きさやスピードなどのデータを入力することによって、衝突が起こったときの様子を詳細に知ることができる。

 チクシュルーブ掘削プロジェクトに参加している主要研究者のひとり、ジョアンナ・モーガン氏は言う。「隕石の衝突地点からの距離をいくつか入力してみれば、衝撃の影響が距離によってどのように変化するかがわかります。たとえば、もしあなたが衝突地点から比較的“近い”1000キロ以内にいた場合は、即死するか、数秒以内に火球によって死んでしまうでしょう」

 小惑星の衝突を目撃できる場所にいたなら、やはり死は免れなかっただろうと語るのは、インペリアル・カレッジの惑星科学講師で、ツール開発に協力したガレス・コリンズ氏だ。

 衝突の9秒後、それを観察できる距離にいた者は、熱放射によってあっという間に焼かれただろう。木や草は自然発火し、周辺にいるすべての生物は一瞬にして全身にひどいやけどを負う。

 火の後には洪水がやって来る。衝突の衝撃は、地形によっては最大305メートルの巨大な津波を引き起こす。続いて起こった、リヒタースケールで少なくともマグニチュード10.1の地震は、人類がかつて経験したことのないほど強大なものだったはずだ。

 「これほどの規模の地震は、たとえて言うなら、過去160年間に世界で起きたすべての地震が同時に発生するようなものです」と米コロラド州立大学の地震学者で、元アメリカ地震学会会長のリック・アスター氏は言う。

 衝撃から8分が過ぎると、地殻から噴出物が流れ出し、焼けた大地を熱い砂と灰で覆い尽くしていく。衝突点に近い場所では、地面は厚さ数百〜千メートルを超える岩屑の下に埋まっただろう。


 およそ45分後猛烈な爆風・爆発音

 およそ45分後、一陣の風がおよそ時速965キロで一帯を吹き抜け、岩屑を撒き散らし、立っているものをすべてなぎ倒す。同時に、低空飛行のジェット機が放つ轟音のような、105デシベルの爆発音がやってくる。

 チクシュルーブ・クレーターから採取された岩石(コアサンプル)。

 爆発の直接的な影響が及ばない遠い場所では、空は暗さを増し、衝突によって巻き上げられた岩屑が流星のように地球に降り注ぎ、この世の終わりのような光景が繰り広げられた。

 「このとき降り注いだ岩屑は、通常の流星や隕石と同じようには見えなかったでしょう」とコリンズ氏は言う。「通常の隕石は速い速度で落下しながら燃え上がり、非常に熱くなります。一方、岩屑は低高度から大気圏に再突入し、ゆっくりとした速度で、赤外線を放射しながら落ちてきます。どういう見え方をするのか定かではありませんが、おそらくは赤っぽく光るのではないでしょうか」

 赤い光が消えた後には、地球をめぐる灰と岩屑が日の光を遮り、空は暗くなる。

 「最初の数時間は、真っ暗闇に近い状態だったかもしれません。しかしその後すぐに空は明るくなっていきました。それから数週間、数カ月、あるいは数年の間は、夕暮れ時か、どんよりとした曇りの日のような状態だったのではないでしょうか」とコリンズ氏は言う。

 ドイツ・ベルリンの博物館で、ティラノサウルス・レックスの「トリスタン」を見る人々。トリスタンは米モンタナ州で発見されたもので、大型恐竜の骨格としては過去に発見された中でも特に状態がよい。


 「核の冬」ののち急激な温暖化

 一般的には、小惑星の衝突後数分から数日の間に見られた破壊的な現象に注目が集まりがちだが、最終的に恐竜を含む地球上の生命の大半を消し去ったのは、より長期的な環境への影響だ。

 砂塵の雲によって空が薄暗くなったということは、植物の光合成が劇的に減少したことを意味する。煤や灰が大気中から洗い流されるまでには何カ月という時がかかり、酸性の泥のような雨が地球に降り注いだ。大規模な火事は大量の毒素を生み出し、地球の生態系を保護するオゾン層を一時的に破壊した。

 さらには、衝撃それ自体による「カーボンフットプリント(炭素排出量)」の影響もある。米月惑星研究所の地質学者、デヴィッド・クリング氏によると、小惑星の衝突により、およそ10兆トンの二酸化炭素、1000億トンの一酸化炭素、さらには1000億トンのメタンが一気に放出されたという。

 その結果、小惑星の衝突直後、地球は核の冬に続く激しい温暖化という、強烈なワンツーパンチに見舞われたと考えられる。そしてチクシュルーブ・クレーターから採取されたばかりのコアサンプルは、この恐怖の物語における、いまだ明らかにされていない部分を埋めるのに役立てられることだろう。

 モーガン氏は言う。「今回の調査は、これらすべてのことが衝突後の気候にどのような影響を与えたのか――どれだけの物質が成層圏に放出されたのか、そしてそれはどんな物質だったのかといったことを解明するための一助となるでしょう」


参考 National Geographic news: http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/17/111000438/


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