「暗い太陽のパラドックス」への解 地球を温暖に保った原始微生物の生態系

2017年12月19日 06:14

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太古代において想定される物質循環。(画像:東京大学発表資料より)

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 地球惑星科学の分野に一つの難問がある。「暗い太陽のパラドックス」と呼ばれるものだ。太古代、すなわち40億年前~25億年前の地球は、いかにして気温を保っていたか、という問題である。これに関する、「メタンを生成する微生物が大気温を維持していた」とする仮説が、東京大学などの共同研究グループから提唱された。

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 太古代の頃、太陽はいまよりも暗かった。エネルギー出力でいうと、20%から30%ほども、今よりも熱力が小さかったのである。仮に、現在の地球の大気組成をそのままに、20%から30%、太陽の出力を下げると、地球はたちまちにして凍ってしまう、と予測されている。

 だが、太古代はもう地球において生命が活動を開始していた年代である。凍っていたはずはない。ならば、太古代の地球はどのようにして大気温を維持していたのか。この問題は、過去半世紀あまりに渡って地球惑星科学の難題であり続けている。

 ちなみに、既存の理論としては、「大量の二酸化炭素による温室効果によって気温が保たれていた」というものがある。しかし、地球化学的推定によれば、どうやらこの理論が必要とするほどには、地球の二酸化炭素濃度は高くはなかったらしい。

 今回の理論は、二酸化炭素だけではなくメタンが大気中に大量に存在したことで気温が維持された、というものである。問題はそのメタンがどう発生したか、だが、水素と鉄、その2つの異なる電子供与体を利用する、複数の酸素非発生型光合成細菌が特殊な「共存関係」を維持することによって、膨大な量のメタンが大気中に生み出されたのではないか、という。

 ちなみに、酸素非発生型光合成は酸素発生型光合成よりも原始的な機構によって実現可能であることから、この研究は太陽系外生命の存在可能性についても一つの示唆を与えるものである、と研究グループは述べている。

 なお、研究の詳細はNature Geoscienceに発表されている。(記事:藤沢文太・記事一覧を見る

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