地球のリソスフェアは 35 億年前にすでに分割されており、移動可能でした

地球科学者らは、西オーストラリア州の35億年前の岩石に保存されている磁気信号を追跡することで、この惑星の外殻の一部が地球規模で移動し、プレート運動の起源を地球の初期の歴史の奥深くに押し込んでいることを示す、これまでで最も古い直接証拠を発見した。

イェール大学の研究者アレック・ブレナー博士は、「タイミングについては非常に幅広い年齢が提案されている」と述べた。

「今回の研究により、35億年前にはプレートが地球の表面で動き回っているのが確認できたと言えます。」

この研究で、ブレナー博士らは、世界最古のよく保存された岩石の一部である西オーストラリア州のピルバラ・クラトンに焦点を当てた。そこには、地球が初期の微生物の生命を受け入れ、天体による激しい衝突にさらされていた始生代の地層が含まれている。

「ピルバラ地域には、シアノバクテリアなどの単細胞生物によって堆積されたストロマトライトや微生物岩など、既知の最古の生命の証拠がいくつか存在する」と研究者らは述べた。

研究者らは、北極ドームと呼ばれる地域に点在する100以上の場所から収集した900以上の岩石サンプルを分析した。

彼らは、中空ビットとダイヤモンドの歯を備えた電気ドリルを使用し、手動ポンプ式の園芸用噴霧器で冷却しながら、円筒形のサンプルまたはコアを抽出しました。

その後、コンパスとゴニオメーター（角度を測定する装置）を備えた器具を穴に挿入して、サンプルの位置を正確に記録しました。

次に科学者たちはコアをクッキーのような部分にスライスし、コンパスの針よりも 10 万倍微弱な磁気信号を測定できる機械である磁力計に置きました。

マグネタイト鉱物が磁化を失うまで、サンプルは摂氏 590 度まで徐々に高温に加熱されながら繰り返し測定されました。

「私たちは非常に大きな賭けに出ました。何千ものコアの消磁には何年もかかります。そして、おい、それは報われたでしょうか！これらの結果は、私たちの想像を超えたものでした」とブレナー博士は言いました。

強磁性鉱物では、電子の向きは磁極を指すコンパスの針のような役割を果たします。

電子の向きは、岩石が形成されたときの磁極に対する 3D 地球儀上の位置についてのヒントも提供し、緯度の指標となります。

著者らは、35億年前の直後、3000万年にわたる一連の岩石を分析することによって、東ピルバラ層の一部が緯度53度から77度に移動し、数百万年にわたって年間数十センチの変動があり、時計回りに90度以上回転していることを発見した。

磁極は時々反転するため、この動きが北半球で起こったのか南半球で起こったのかは不明のままです。

約 1,000 万年以内に運動は減速し、その後、ほとんど運動しない期間が続きました。

この動きを他の場所の始生代の遺跡と比較するために、研究チームは南アフリカにある現代の遺跡、バーバートン・グリーンストーン・ベルトを調査した。

これまでの古地磁気研究では、後者が赤道付近に位置し、同じ期間中はほぼ静止していることが示されている。どうやら、2つの遠く離れた地域では異なる漂流パターンがあったようです。

現代世界では、北アメリカプレートとユーラシアプレートは現在、年間約2.5cmずつ遠ざかっています。

地球がいつ、どのようにして現在の形態のプレートテクトニクス（地球物理学者が「活動蓋」と呼ぶ）になったかについては未解決の疑問が残っている。

さまざまな理論は、初期の地球には停滞した蓋 (壊れていない単一の地球プレート)、緩慢な蓋 (ゆっくりと移動するプレート)、または一時的な蓋 (散発的に移動するプレート) があったと仮定しています。

新しい研究では、蓋の停滞は除外されていますが、プレートの動きのどのモデルが最も可能性が高いかを区別することはできません。

「私たちは地殻プレートの動きを観察しています。そのためには、多くの人がこれまで主張してきたように、プレート間に境界が存在し、リソスフェアが地球全体に広がる大きな割れ目のない殻ではなかったことが必要です」とブレナー博士は述べた。

「代わりに、それは相互に移動できる異なる部分に分割されました。」

ブレナー博士とその共著者らは、知られている中で最も古い地磁気反転、つまり惑星の磁場が時々反転する現象も発見した。逆転後は、コンパスの針が北ではなく南を指すことになります。

この現象は、電流と磁場を生成する地球コア内の溶融鉄の対流を伴うダイナモ作用によって支配されていると考えられています。最後の逆転は約78万年前に起こりました。

ハーバード大学のロジャー・フー教授は「新たな証拠は、35億年前には逆転の頻度が最近の歴史に比べて少なかったことを示唆している」と述べた。

「それ自体は決定的なものではありませんが、発電機が現在とはわずかに異なる体制にあった可能性があることを示唆しています。」

この研究結果は3月19日付けの雑誌に掲載された。 科学。

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アレック・R・ブレナー 他。 2026. プレートの相対運動と、3.5 Ga でまれに反転するコアダイナモの古地磁気検出。 科学 391 (6791): 1278-1282;土井: 10.1126/science.adw9250