MIT が地球の「自己救済」メカニズムを解明、一度に数十万年かかる

現在、気候変動は世界の80億の人々と地球全体の生態系を脅かす「目に見えない殺人者」となっています。

しかし、地球の長い歴史の中で、地球の気候は、地球規模の火山噴火から地球規模の寒冷化氷河期、太陽放射の劇的な変化まで、ますます深刻な変化を経験してきました。

しかし、地球上の生命の鼓動は過去37億年にわたって「鼓動」し続けています。これはなぜでしょうか?

マサチューセッツ工科大学の科学者コンスタンティン・アルンシャイト氏とダニエル・ロスマン氏は研究で、地球には「死から蘇る」能力があり、自らの温度を調節して何十万年もかけて自らを救うことができることを確認した。

つまり、地球上には「安定化フィードバック」メカニズムが存在し、数十万年の時間をかけて地球の気候を崩壊の危機から引き戻し、気温を安定した居住可能な範囲内に保つことができるのだ。 **科学者が実際のデータを使用して安定化フィードバックの存在を確認したのはこれが初めてです。

「異なる時間スケールにおける地球システムを安定化させるフィードバックの有無」と題された関連研究論文が、科学誌「サイエンス・アドバンス」に掲載された。

（出典：サイエンス・アドバンス）

それで、地球はどのようにして数十万年にわたるサイクルでゆっくりとした「自己救済」を達成するのでしょうか?考えられるメカニズムの 1 つは「ケイ酸塩風化」です。

ケイ酸塩岩石がゆっくりと着実に風化する過程で、大気中の二酸化炭素を吸収し、それを海洋堆積物や岩石に「閉じ込める」化学反応が起こると報告されています。

**以前の研究の初期段階で、科学者たちは地球の炭素循環が気候を安定させる効果を持つ兆候を発見しました。**古代の岩石の化学分析では、地球の気温が劇的に変動した場合でも、地球の表面環境への炭素の流入と流出は比較的バランスが取れていることが示されています。ケイ酸塩風化モデルは、このプロセスが地球の気候に一定の安定化効果をもたらすと予測しています。そして、地球がこれほど長い間居住可能であったという事実は、極端な気温変動に対処するための何らかの地質学的メカニズムが組み込まれていることを示唆しています。

「地球の気候はこれまで何度も劇的な外的変化にさらされてきました。生命が生き残ってきたのはなぜでしょうか？地球は生命に適した温度を維持するために、何らかの安定化メカニズムを必要としているというのが一説です」とアルンシャイト氏は語った。 「しかし、このメカニズムが常に地球の気候を制御してきたことを示すデータはこれまで存在しなかった。」

そこでアルンシャイト氏とロスマン氏は、過去6600万年間の地球の平均気温の履歴を分析し、さまざまな時間スケール（数万年や数十万年など）の期間全体を考慮して、地質学的時間スケールで地球の気温を制御する安定した現象の特徴的なパターンがデータから明らかになるかどうかを確認しました。安定化フィードバックがなければ、地球温度の変動は時間スケールとともに大きくなるはずです。

「ある意味、車が道路を加速して走っているときにブレーキを踏むと、車が停止するまで長い間滑るようなものだ」とロスマン氏は語った。 「システムが安定した状態に戻り、摩擦抵抗や安定化フィードバックが作動するまでには一定の時間が必要です。」

図｜温度変動とフィードバック機構（出典：本論文）

しかし、この研究は、変動はあっても成長はないというメカニズムを明らかにしており、地球の気温変動は数十万年の時間スケールで制御されており、変動が極端に大きくなる前に地球の気候が安定化メカニズムの影響を受けることを意味している。さらに、この安定化のタイムスケール（数十万年）は、ケイ酸塩の風化に予測されるタイムスケールと一致しています。

したがって、この安定化フィードバックは、地質学上の過去の劇的な気候イベントの間、地球がどのようにして安定し居住可能な状態を保ってきたかを説明できるかもしれない。

(出典: Pixabay)

興味深いことに、Arnscheidt 氏と Rothman 氏は、データが長い時間スケールにわたって安定したフィードバックを示さなかったことを発見しました。つまり、100万年以上の時間スケールで見ると、地球の気温は繰り返し低下する兆候は見られないようです。

では、こうした長い時間スケールで地球の気温を制御するものは何でしょうか?

「 30億年以上経った今でも生命が存在する理由を決める上で、偶然が大きな役割を果たした可能性があるというのが一つの考え方だ」とロスマン氏は語った。

つまり、地球の気温は長期間にわたって変動しますが、その変動は地質学的な観点から見ると、一定の条件下でケイ酸塩風化などの安定したフィードバックが定期的に気候を制御できる範囲内に収まるほど十分に小さい可能性があります。

「偶然の出来事で十分な説明になると主張する人もいれば、安定化のフィードバックがあるはずだと主張する人もいる。データから、答えはおそらくその中間にあることがわかった」とアルンシャイト氏は語った。言い換えれば、地球自身の安定化フィードバックに加えて、純粋な幸運も、惑星が継続的に居住可能な状態を保つ役割を果たした可能性がある。

アルンシャイト氏はこの発見について、「現在の地球温暖化は最終的にこの安定化フィードバックによって相殺されることが分かっているので、これは朗報だ。しかし、このプロセスには数十万年かかり、今日私たちが直面している気候問題を解決するには十分な速さではない」と述べた。

それに、地球はいつもそんな幸運に恵まれているのだろうか？

参考リンク:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc9241