恐竜絶滅を引き起こした「殺人者」は1人ではなく、最近新たな証拠が浮上した。

地球の長い進化の歴史の中で、恐竜など私たちを驚かせる古代の生物が数多く登場してきました。しかし残念なことに、これらの古代の生物のほとんどは、地球上での大小さまざまな生物の絶滅によって、はるか昔に姿を消しました。恐竜は約6600万年前の白亜紀末期の大量絶滅で絶滅しました。

これまでの多くの映画や科学宣伝により、白亜紀の大量絶滅は小惑星の地球衝突によって引き起こされたと一般の人々は信じていますが、実際には科学界ではこれについてまだ大きな論争が続いています。科学者たちも「真犯人」の手がかりを絶えず探している。

最新の発見は、恐竜の絶滅を引き起こした「殺人者」は複数存在し、「集団犯罪」だった可能性があるということだ。

絶滅の真の原因：

火山の噴火か、それとも小惑星の衝突か？

1978年、アメリカのデューイ・マクリーン教授は、白亜紀末期の大量絶滅の原因について、地球上で大規模な火山噴火が起こり、大きな火成岩地域が形成され、地質学者によって容易に観察されたことが原因かもしれないという見解を初めて提唱した。

大規模火成岩区 (LIP) は、地球の地殻内の貫入岩または噴出岩の大規模な集積です。この用語は、数百万年以下の地質学的期間にわたって基本的な火成岩が深部で噴火または侵入した、面積が 100,000 km2 を超える火成岩の集積を表すために 1992 年に初めて使用されました。

デカン大火成岩区 (DLIP) は、白亜紀/古第三紀 (K/Pg) 境界における主要な玄武岩質溶岩の大規模な噴火の産物であり、500,000 km2 を超える面積を占める世界最大の火成岩区の 1 つです。

従来の見解では、デカン大火成岩区が大量の温室効果ガスを噴出させ、それが当時の気候温暖化につながり、恐竜の絶滅を引き起こした可能性があるとされています。この見解は、デカン玄武岩火山灰の高精度ジルコン U-Pb 年代測定によってさらに裏付けられています。

しかし、すぐに別の声が上がった。アメリカの物理学者ルイス・アルバレス（1968年にノーベル物理学賞を受賞）とその息子ウォルター・アルバレスは、イタリアのグッビオにあるK/Pg境界地層に異常に高いイリジウム含有量が含まれていることを発見しました。

白金族の貴金属であるイリジウムは、地殻中に高濃度で存在しません。むしろ、小惑星などの「地球外物体」に豊富に含まれています。そこで彼らは小惑星衝突説を提唱し、それは今日でも影響力を持っています。

この劇的な仮説はすぐに世間の注目を集め、科学者たちはその後、魚のえらにあるテクタイトやK/Pg境界の交差点の地層にある琥珀の化石など、小惑星衝突の証拠など、より関連性の高い証拠を発見しました。

科学者らはまた、現在のメキシコのユカタン半島にある衝突地点を特定し、チクシュルーブ・クレーターと名付けた。これは直径約10〜15キロメートルの小惑星です。衝突後、直径約180キロメートル、深さ約20キロメートルのこの大きなクレーターが形成されました。

ノーベル賞受賞者のルイス・アルバレス氏（左）と息子のウォルター・アルバレス氏（右）が、1981年にイタリアのK/Pg境界線の前で写真を撮った（写真提供：wikipedia.org）

中国からの新たな手がかり

中国科学院南京地質古生物学研究所の准研究員である李沙氏は、長年にわたりこの「一家殺人事件」の研究に携わってきた。彼女が率いる研究チームは、中国地質大学（北京）の万小橋教授らと協力し、犯行当時の特別な手がかりである水銀の調査を続けた。彼らは、（K/Pg）境界付近の海洋地層（海洋環境で形成された堆積相の総称）と陸地層（陸環境で形成された堆積相の総称）の水銀記録の包括的な比較を実施しました。

水銀（Hg）は、一般に水銀として知られ、常温常圧で液体の形で存在する唯一の金属です。火山活動は地質学史上重要な水銀の自然発生源であり、水銀同位体は水銀の発生源を追跡するための有効な情報を提供できるため、科学者は地質学史上の大規模な火山噴火を追跡するために水銀同位体をよく利用しています。

水銀には 7 つの安定同位体 (196Hg、198Hg、199Hg、200Hg、201Hg、202Hg、204Hg) があります。水銀は、顕著な質量分率（Hg-MDF と略され、通常は δ202Hg と表される）と非質量分率（Hg-MIF と略され、通常は Δ199Hg と表される）を示す数少ない金属元素の 1 つです。

水銀同位体分別は、質量分別 (MDF) と質量非依存分別 (MIF) に分けられます。 Hg-MDF は一連の物理的、化学的、生物学的プロセスに関連していますが、Hg-MIF は主に二価水銀 (HgII) の光還元プロセスに関連しています。

火山起源の水銀同位体はゼロに近い。陸生植物は気孔を通して大気中の水銀を吸収し、その結果、葉に光還元信号が保持される可能性があり（負の MIF バイアス）、これらのプロセスにより、大陸系（植物、石炭、土壌、堆積物を含む）で負の MIF 値が生じる傾向があります。科学者は、Hg-MIF 中の水銀同位体の数値を分析することで、水銀の発生源を追跡することができます。

研究者らは、世界中の26の主要なプロファイルと掘削孔からのデータを統合し、デカン玄武岩の噴火によって引き起こされたK / Pg境界以前またはその境界での水銀値が、顕生代の他の大量絶滅イベントの境界での水銀データと同様の傾向を示していることを発見しました。

デカン玄武岩の噴火は、歴史上何度も火山活動が大量絶滅と関連づけられてきたことから、科学者にとって特に興味深いものである。これらの噴火は、しばしば重大な環境変化や生物多様性の大幅な減少を伴うため、白亜紀末の絶滅イベントにおけるデカン玄武岩の役割は特に重要です。

デカン火成岩地域の水銀トレーサーの世界記録（画像提供：南京古生物学研究所）

研究者らは、中国の膠来盆地と松遼盆地、インドのデカン高原のメガーラヤ、デンマークのステヴンスクリン、イタリアのボッタチオーネの断面と掘削孔サンプルの水銀同位体値を比較し、Hg-MIFが0に近く、水銀が光還元（光励起による化学還元）を経ずに直接火山によってマントルから持ち出されたことを示していることを発見した。

さらに、研究者らは、中国の平義盆地、フランスのビダール、イタリアのパドリチャーノ、アルゼンチンのバハダ・デル・ハグエルの断面と掘削孔サンプルの水銀同位体値を比較し、Hg-MIFが陽性であり、主に水銀の光還元に関連する二価水銀の沈着を表していることを発見した。一方、インドのデカン高原地域のジルミリプロファイルでは、Hg-MIFはマイナスであり、これは火山による陸生物質の流入に関連していると推測されました。陸生物質（土壌や植物など）は主に大気中のHg（0）沈着を通じて水銀を受け取るため、水銀同位体は通常負になります。

火山活動によって引き起こされたさまざまな水銀異常によって表される地質環境の模式図（画像提供：南京古生物学研究所）

白亜紀末の生物

大量絶滅の原因は一つではない

Schoene ら（2019）はウラン鉛ジルコン年代測定法を用いて、デカン玄武岩の噴火中に4回の大規模な噴火期間が発生したことを発見しました。これらはデカン玄武岩の4つのエピソードと呼ばれています。

水銀研究により、世界中に分布するプロファイル/ボーリング孔の水銀記録は、デカン火山活動の最初の 2 つのエピソードに対応していることがわかっています。最初のエピソードは、約 6,630 万年前から 6,615 万年前に発生したデカン玄武岩の噴火イベントです。この噴火により大量の二酸化炭素やその他の温室効果ガスが放出され、白亜紀後期の温暖化現象を引き起こし、海洋プランクトン性有孔虫の部分的な絶滅、矮小化、壊滅的種の蔓延も引き起こしました（壊滅的種とは、生態系が著しく乱れた後、または大量絶滅などの壊滅的イベントの後に急速に広がり、優位に立つ種を指します）。

しかし、第二次デカン玄武岩噴火はさらに恐ろしく、およそ6610万年から6600万年前に続きました。この大規模な噴火は、大きな気候変動を引き起こしただけでなく、大規模な海洋酸性化も引き起こした。ジェットコースターのような気候変動と極めて過酷で不安定な環境の下で、生物界は連鎖的に崩壊し始め、さまざまな種が縮小し、死に始めました。このような背景から、小惑星の衝突は最後の一撃となり、白亜紀の生物に致命的な打撃を与えた。

画像提供: 国立科学財団、ジーナ・デレツキー

小惑星の衝突は地球の環境に甚大な影響を及ぼしてきました。衝突の瞬間、高温と衝撃波により衝突地点付近の大量の生命が瞬時に消滅し、微生物さえも生存できなくなる可能性があります。

この激しい衝突により、地表に直径約180キロメートルの巨大なクレーターが形成され、巨大津波と連鎖地震により災害の範囲がさらに拡大し、さらに多くの生物の死を招きました。そして、持ち上げられた衝突物が落下すると同時に、地球に火が降り注いだ。広範囲の植物が燃え、地球は文字通り燃えていました。大量の二酸化炭素と硫化物も大気中に放出され、硫酸エアロゾルとなって世界中に広がりました。同時に、衝突によって生じた大量の塵や破片が太陽を遮り、地球は何年もの間暗闇に包まれていた可能性がある。

長期間にわたる太陽光の遮断は、植物プランクトンや植物など、海洋と陸上の一次生産者に深刻な影響を及ぼし、食物連鎖全体の崩壊につながります。一次生産者が減少するにつれ、生物圏は長期にわたる飢餓に陥り、生物多様性の喪失がさらに悪化しました。

衝突直後の 6,600 万年前、AI が生成したチクシュルーブ クレーター (画像提供: DALL·E)

結局、中国の科学者が水銀データに基づいて復元した白亜紀の大量絶滅のプロセスは、インドのデカン高原での激しい火山活動がまず世界的な生物多様性の減少を引き起こし、その後、小惑星の衝突が致命的な打撃をもたらしたというものだった。

事件は解決したものの、第3次（約6590万年前～6580万年前）と第4次（約6560万年前～6550万年前）のデカン火山活動の水銀記録はまだ発見されておらず、今後の科学者らが引き続き懸命に研究を続けるかどうかはまだ分からない。

参考文献

[1]Li、S.*、Grasby、SE、Zhao、イベント。地質学50、1140–1144。

[2]Li, S. *, Grasby, SE, Xing, Y., Jarzembowski, EA, Wang, Q., Zhang, H. Wan, X., Wang, B., 2024.白亜紀/暁新世境界における海洋および陸上記録中の水銀含有量と同位体比。地球科学レビュー248、104635。

企画・制作

出典: 科学アカデミー (ID:kexuedayuan)

著者: 王冠群、劉雲、李沙

編集者：イヌオ

校正：徐来林