記録破りのマントル岩石の回収は地球の歴史を再定義する可能性がある

科学者らによるマントル岩石の先駆的な発見は、地球の火山活動、原始的な周期、そしておそらく生命の起源について新たな洞察をもたらし、地球科学の大きな進歩を表している。

国際チームは、地球上の生命を支え、火山活動を刺激し、地球規模の周期に影響を与えるマントルの役割について調査を開始した。

科学者たちは、地殻の下の層であり地球最大の構成要素である地球のマントルに由来する最初の長い岩石の破片の回収に成功した。研究によると、これらの岩石は、地球上の生命の起源におけるマントルの役割、マントルが溶けたときに起こる火山活動、炭素や水素などの重要な元素の地球規模の循環への影響を解明することが期待されているという。チーム。

1,268 m (4,160 フィート) のほぼ連続したマントル岩が、第 399 回遠征「生命の構成要素、アトランティス ブロック」中に、大西洋中央海嶺に沿ってマントル岩が露出した海底の一部である「地殻の窓」から抽出されました。海の掘削船 ゲデスの決断 2023年春。

1960年代初頭に遡る試みで、この抽出は、研究のために海底から堆積物と岩石の円筒形サンプルを回収する20カ国以上の国際海洋研究コンソーシアムである国際海洋発見プログラムが主導した記録的な成果となった。地球の歴史。

研究者らは、マントルから抽出された岩石は初期の地球で見つかった岩石に似ており、今日の大陸を構成する一般的な岩石ではないと述べている。画像クレジット: Johan Lisenberg 教授

回収した岩石の分析

それ以来、ミッションチームはマントルから発掘された岩石の組成、構造、背景を理解するためにその目録を編集してきました。

彼らの結果は雑誌に掲載されました 科学この研究により、回収された岩石の溶解の歴史が予想よりも長いことが明らかになりました。

主著者であるカーディフ大学地球環境科学部のヨハン・リゼンバーグ教授は、「昨年この岩石を回収したとき、それは地球科学の歴史における大きな進歩であったが、より重要なのは、その価値はマントル岩石の核が何であるかにある」と述べた。 「我々の惑星の形成と進化について知ることができます。」私たちの研究は、回収された岩石に含まれる鉱物とその化学組成を文書化することでマントルの組成を調べることから始まります。岩石中の輝石ははるかに少なく、そしてその岩石には非常に高濃度のマグネシウムが含まれており、どちらも私たちが予想していたよりもはるかに多くの量が溶解したことによるものです。」

ヨハン・リッセンベルグ教授（左）と同僚は、大西洋中央海嶺の「構造の窓」から回収されたコアを分析している。画像クレジット: レスリー・アンダーソン、Exp. 399、JRSO_IODP

この融解は、マントルが地球の深部から地表に向かって上昇するときに起こりました。

このプロセスのさらなる分析結果は、マグマがどのように形成され、それがどのように火山活動につながるかを理解する上で大きな意味を持つ可能性がある、と研究者らは述べている。

「また、マグマがマントルを横切って運ばれる経路も発見され、マグマが形成されて地表に移動した後の運命を追跡することができました。これは、特にマントルがどのように溶けて火山に栄養を与えるのかを知ることができるため、重要です。」地球上の火山活動の大部分を占める海底の岩石です。「これらのマントル岩石にアクセスすることで、火山とマグマの最終的な供給源との関係を確立できるでしょう。」

生命の起源との関連の可能性

この研究はまた、マントル岩石に豊富に含まれる鉱物であるペリドットがどのように海水と相互作用し、生命の燃料となる水素やその他の分子を生成する一連の化学反応を引き起こすかについての予備的な結果も提供している。

科学者たちは、これが地球上の生命の起源における基本的なプロセスの 1 つであった可能性があると考えています。

「初期の地球に存在していた岩石は、地球上に存在していた岩石と非常によく似ています」と、ウッズホール海洋研究所の地質学および地球物理学の准科学者であり、このミッションの共同科学者であるスーザン・Q・ランゲ博士は述べた。岩石と流体のサンプルの分析を続けるチームの一員であり、この遠征中に、今日の大陸を構成する最も一般的な岩石からそれらを回収しました。

海洋掘削船ジョイデス・レゾリューションの遠征 399「生命の構成要素、アトランティス・ブロック」は、2023 年の春にほぼ連続したマントル岩 1,268 メートルを回収しました。著作権: Thomas Runge (遠征 399、JRSO_IODP)

「これらのデータを分析することで、地球の歴史の初期に存在した化学的および物理的環境についての重要な洞察が得られます。この環境は、長い地質学的時間スケールにわたって、初期の生命体が存在するための一定の燃料源と有利な条件を提供した可能性があります。」

JOIDES Resolution ミッションの 30 人以上の科学者からなる国際チームは、幅広い問題に対処するために、回収されたクレーターサンプルの研究を継続します。

第399次長期滞在の主な提案者であり、このミッションの共同主任科学者であるリーズ大学地球環境学部准教授のアンドリュー・マッケイグ博士は、次のように付け加えた。 「私たちの新しい深穴は、マントル溶解プロセス、岩石と海洋の間の化学交換、有機地球化学など、さまざまな分野で今後数十年にわたってジャンルを超えた分野となるでしょう。」ミッションから得られるすべてのデータは完全に利用可能であり、国際科学がどのように行われるべきかのモデルとなるでしょう。」

参考文献：「蛇紋岩化枯渇橄欖岩の長い断面」C. Johan Lissenberg、Andrew M.マッケイグ、スーザン Q.ランゲ、ピーター ブルーム、安倍 夏生、ウィリアム J.ブラゼルトン、レミー コルタット、ジェレミー R.ディーンズ、クリスティーン L.ディッカーソン、マーガレット ゴダール、バーバラ E.ジョン、フリーダー クライン、レベッカ コーエン、クアンユー リン、ハイヤン リウ、イーサン L.ロペス、野坂俊夫、アンドリュー J.パーソンズ、ヴァムデフ・パサック、マーク K.リーガン、ジョーディン A.ルバリー、エヴァン・B.サボフ、エスター M.シュヴァルツェンバッハ、オリヴィエ J.シスマン、ゴードン サウザム、フェンピン ワン、C.ジェフリー・ウィット、レスリー・アンダーソン、サラ・トレッドウェル、2024 年 8 月 8 日、 科学。
DOI: 10.1126/science.adp1058