地球は何歳ですか？

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NASAの地球観測衛星-Suomi NPPに搭載されたVIIRS装置から2012年1月4日に撮影された地球の「青い大理石」の画像。

（画像：©NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring）

惑星地球にはその形成を記録する出生証明書がありません。つまり、科学者は惑星の年齢を決定するのに苦労して数百年を費やしました。では、地球は何歳ですか？

地球の刻々と変化する地殻の岩や、月などの地球の隣人の岩や訪問する隕石を年代測定することにより、科学者たちは地球が45億4,000万年前であり、誤差範囲が5,000万年であると計算しています。

あなたの岩は何歳ですか？

科学者たちは、過去400年にわたって惑星とのデートを何度か試みてきました。彼らは、海面の変化、地球または太陽が現在の温度まで冷えるのにかかる時間、および海の塩分に基づいて、年齢を予測しようとしました。デート技術が進歩するにつれて、これらの方法は信頼できないことが判明しました。たとえば、海の上昇と下降は、徐々に低下するプロセスではなく、常に変化するプロセスであることが示されました。

そして惑星の年齢を計算する別の努力の中で、科学者はその表面を覆う岩に目を向けました。しかし、プレートテクトニクスは絶えず変化し、地殻を改良するため、最初の岩は長い間リサイクルされ、溶けて新しい露頭に再形成されてきました。

科学者はまた、岩の堆積層が欠落しているように見える（たとえば、グランドキャニオンでは12億年前に発見されていない岩がある）大不適合と呼ばれる問題と戦わなければなりません。この不整合には複数の説明があります。 2019年の初めに行われたある研究によると、全世界の氷河期により氷河が岩石に砕け込み、岩石が崩壊したとのことです。プレートテクトニクスはその後、砕かれた岩を地球の内部に戻し、古い証拠を取り除き、それを新しい岩に変えました。

20世紀初頭、科学者たちは放射年代測定のプロセスを改良しました。以前の研究では、一部の放射性元素の同位体が予測可能な速度で他の元素に崩壊することが示されていました。既存の元素を調べることにより、科学者は放射性元素の初期量を計算し、元素が崩壊するのにかかる時間を計算して、岩石の年代を決定することができます。

現在までに発見された地球上で最も古い岩は、カナダ北西部のグレートスレイブ湖の近くにあるアカスタ片麻岩で、43億3,000万年前のものです。しかし、35億年以上前の岩はすべての大陸で見つかります。グリーンランドはイスアの地殻上の岩石（37〜38億年前）を誇り、スワジランドの岩石は34〜35億年です。西オーストラリアのサンプルは、34億から36億年前のものです。

オーストラリアの研究グループは、地球上で最も古い鉱物粒子を発見しました。これらの小さなケイ酸ジルコニウム結晶は、年齢が43億年に達し、これまでに地球上で見つかった最も古い物質となっています。彼らの根源岩はまだ発見されていません。

岩とジルコンは地球の年齢に43億年の下限を設定しました。これは、惑星自体が、その表面にあるものよりも古くなければならないためです。

特に初期の化石の一部が自然の岩石のように見えることがあるので、生命が生じたときはまだ議論の余地があります。 2018年の調査で発表されたように、生命の初期の形態のいくつかは西オーストラリアで発見されました。研究者たちは、化石である可能性がある34億年前の岩石に小さなフィラメントを発見しました。他の研究では、生命の起源はさらに早いことを示唆しています。ケベック州の火山岩に含まれるヘマタイトの管には、37億から4億9000万年前の微生物が含まれていた可能性があります。グリーンランド南西部の岩石を研究している研究者たちは、約37億年前に微生物のコロニーを取り囲んでいたと思われる円錐状の構造も見ました。

隣人に会います

地球の時代をさらに洗練させるための努力の中で、科学者たちは外向きに目を向け始めました。太陽系を形成した物質は、若い太陽を取り巻く塵とガスの雲でした。重力の相互作用がこの物質を惑星と衛星にほぼ同時に融合させました。太陽系の他の天体を研究することにより、科学者は惑星の初期の歴史についてもっと知ることができます。

地球に最も近い体である月は、地球の景観全体で発生する表面再生プロセスを経験しません。そのため、旧暦の初期の岩石はまだ月面にあります。アポロとルナのミッションから返されたサンプルは、44億から45億年の年齢を明らかにし、地球の年齢を制限するのに役立ちました。月がどのように形成されたかは議論の問題です。支配的な理論は、火星サイズの物体が地球に衝突し、破片が最終的に月に合体したことを示唆していますが、他の理論は、月が地球の前に形成されたことを示唆しています。 [関連：地球はどのように形成されたか？]

太陽系の大きな本体に加えて、科学者は地球に落ちた小さな岩の訪問者を研究しました。隕石は様々な源から湧き出ます。激しい衝突の後に他の惑星から追い出されるものもあれば、凝集体を形成するのに十分な大きさに成長しなかった初期の太陽系からの残りの塊であるものもあります。

火星から故意に戻された岩はありませんが、サンプルはずっと前に地球に落下した隕石の形で存在しており、科学者は赤い惑星の岩の年代について概算をすることができます。これらのサンプルのいくつかは、45億年前のものであり、初期の惑星形成の日付の他の計算をサポートしています。

地球に落下した70個以上の隕石は、年代測定により年代が計算されています。これらのうち最も古いものは44億から45億年前のものです。

5万年前、岩が宇宙から飛び降りて、アリゾナ州に流星クレーターを形成しました。その小惑星の破片は火口縁から収集され、近くのキャニオンディアブロにちなんで名付けられました。キャニオンディアブロ隕石は、より正確な年代測定を可能にするコンポーネントを含む隕石のクラスを表すため、重要です。

1953年、カリフォルニア工科大学の有名な地球化学者であるクレアキャメロンパターソンは、地球の年齢に厳しい制約を課す隕石のサンプル中の鉛同位体の比率を測定しました。隕石のサンプルは、45億3300万年から45億8千万年の広がりを示しています。科学者たちはこの範囲を、太陽系が進化するのにかかった時間と解釈します。これは、約5,000万年以上にわたって徐々に起こった出来事です。

地球上の岩石だけでなく、それを取り巻くシステムについて収集された情報も使用することにより、科学者は地球の年齢を約45.4億年とすることができました。比較すると、太陽系を含む天の川銀河は約132億年前のものですが、宇宙自体は138億年と推定されています。

参考文献：