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氷河期

2013年09月05日 18:42

現在、我々は氷河期に生きている事をご存知であろうか?しかし、氷河期とは裏腹にこの夏の暑さはどういう事だ。

現在、この地球上では人を頂点とする哺乳動物が栄耀栄華を誇っている。しかし、これもいくつもの偶然が重なり、地球の環境変化によって、敵対する生物が死滅し、哺乳動物が偶然生き残ったためだと言える。
地球上で起こった生物進化に大きな影響を与えた地球環境の変化としていくつか挙げられているが代表的な物として、1)火山活動が活発化し酸素濃度が極端に低下。2)巨大隕石の落下による粉塵が太陽光を遮断。3)氷河期による地球の寒冷化 などが挙げられる。

氷河期とは南北両極の氷床、山地の氷河が発達している時期を言う。つまり我々が住んで居る地球は現在氷河期にあり、その中の比較的温暖な間氷期にある。 氷河期の中でも気候は変動する。このため、氷河期であっても長く寒い氷期と比較的温暖な短い間氷期が交互に繰り返される。

現在の氷河期は、4000万年前の南極の氷床の成長により始まり、300万年前から起きた北半球での氷床の発達とともに規模が拡大した。更新世に向かうにつれて更に激しくなり、その頃から氷床の拡大と後退の繰り返しによる4万年と10万年の周期が世界中で見られるようになった。最後の氷期(最終氷期)は約1万年前に終った。

人類が進化してきたここ100万年間は、氷期と間氷期が交互に約10万年の周期で交代し、氷床量の変動は、海水準変動(海面の高低変化)に換算して130mにも及ぶものであった。しかし、このような気候と氷床の大変動の周期と振幅をもたらすメカニズムは謎であった。
阿部彩子東京大大気海洋研究所准教授はこの謎を解き、8月8日付けのNatureに発表した。 過去100万年の間、氷河期が約10万年の周期で繰り返しているのは、陸地を覆う氷(氷床)の重さで下の地盤がゆっくり上下するために起こる。 氷床が大きくなると、下の地盤は重みによって数千年遅れて沈み始める。融解した後には隆起する性質があり、上下動は約千メートルにも達する。地盤が沈めば、氷床表面の高度が気温の温かい位置に下がって解けやすくなるなど、上下動は氷床の形成に影響を及ぼす。彼女のグループは、こうした効果や日照量の変化、二酸化炭素(CO2)による温室効果を盛り込んだ計算モデルを作り、北半球の氷床の分布を過去40万年にわたって再現。氷床の重さに応じた地盤の上下が、10万年周期の大きな原因となっていることが分かった。
このような比較的穏やかな氷河期に比べ、地球上で起こった主な非常に過酷な氷河期には原生代初期(24−21億年前)のヒュウロニアン氷期、原生代末期(7.5億年前)のスターテイアン氷期、6.4億年前のマリノア氷期や更に古生代の4.6-4.3億年前のアンデスーサハラ氷期や3.6-2.6億年前のカルー氷期がある。

現在の氷河期とは比べ物にならない苛烈な原生代に起こった氷河期は、過去10億年のなかでおそらくもっとも厳しいものであり、氷が赤道まで覆いつくしスノーボールアース(全地球凍結)を作り出した。スノーボールアースとは、地球全体が赤道付近も含め完全に氷床や海氷に覆われた状態である。通常の氷河期とはスケールも発生メカニズムも違う。 スノーボールアースの状態は数千万年間続き、この間 地球は約 3000m の氷床で覆われた。地球全体の平均気温は-50°C、赤道部でも平均気温は-20°Cになった。海流は気温の変化を緩和するが、この間は海流がないので昼夜の寒暖差も激しい。全水分が凍結して、気候はカラカラに乾燥していた。雨雪も降らない。 しかし、微量の水分が氷から昇華して空気中に戻る。この水分が他所で再度凍結する循環であった。
スノーボールアースの考えは1992年にカリフォルニア工科大学のジョー・カーシュヴィンク教授がアイデアとして専門誌に発表したのが発端である。その後1998年にハーバード大学のポール・ホフマン教授が南アフリカのナミビアでのキャップカーボネイト調査結果などをまとめて科学雑誌サイエンスに投稿し大きな反響を得た。「全球凍結」という壮絶な環境変動が実際に起こったらしいこと、それが原因となって原生生物の大量絶滅(大絶滅)とそれに続く跳躍的な生物進化をもたらしたとされる。たとえば酸素呼吸をする生物の誕生や、エディアカラ生物群と呼ばれる多細胞生物の出現などがスノーボールアース・イベントと密接に関わっていると考えられている。凍結から脱する要素として火山活動に由来する二酸化炭素などの温室効果ガスの蓄積が挙げられる。また、生命についても凍結しなかった深海底や火山周辺の地熱地帯では一定の温度が保たれる場所で生きながらえてきたと考えられている。この氷河期の終結が引続き起きたカンブリア爆発の原因になったと言われているが、この説はまだ新しく現在も論争の的である。古生代に起こったカルー氷期ではスノウボールアース程にはならなかったが、歴史上最大の絶滅、生物種の96%の死滅が起こった。

なぜ「氷河期」が起こるのか。般的な総意としては、大気組成(特に二酸化炭素の減少)と、「ミランコビッチ・サイクル」として知られる、太陽を回る地球の軌道要素(おそらく銀河系を回る太陽系の軌道も関係する)、大陸の配置の組み合わせ、の3つの要素が組み合わされたものがその原因とされている
「大気組成の変化」は特に最初の氷河期について重要な原因とされている。スノーボールアース仮説では原生代後期の大規模な氷河時代の始まりと終りは、大気中の二酸化炭素濃度の急激な減少と、急激な上昇が原因であるとされている
北極圏と南極圏に大陸がどれだけ配置されているかも、氷河期が起こる際に重要であることがわかってきた。特に、新生代氷河期が始まった原因は大陸の配置の変化によるところが大きいとされる。

地球軌道要素は長期にわたる氷河期では大きな原因とはならないが、現在の氷河期の中で交互に起こっている凍結と溶解の繰り返しのパターンを支配しているように見える。

長い地球の歴史において、何億年何十億年という単位での環境の変化,特に炭酸ガス濃度の増減による、気温変化が生物の生死を分け、大量の生物種の絶滅を引き起こし、生物の進化に大きな影響を与えて来た。しかし、現在では自然が起こしてきた環境の変化を人間が引き起こしている。自然では考えられない短期間で炭酸ガス輩出を増加させ、地球を温暖化に向わせ、環境破壊によって多くの生物種の絶滅を引き起こす。人の欲望が長い進化を遂げて来た生物種を滅ぼしている。
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