氷河下の風化が地球の雪玉地球からの脱出を遅らせた可能性がある

クレジット: Shintaro Kadoya および Mohit Melwani Daswani (2026) から採用。地球惑星科学レター

東京理科大学地球生命科学研究所（ELSI）の研究者らが主導した新たな研究は、地球の最も極端な氷河期についての長年の想定に疑問を投げかける。研究チームは数値地球化学モデルを用いて、雪だるま地球イベント中に厚い大陸氷床の下で化学風化が継続し、大気中の二酸化炭素（CO₂）を消費し、地球規模の氷河期を潜在的に延長させた可能性があることを示した。この発見は、一部の古代の地球氷河の異常に長い期間について新たな説明を提供するものである。

地球の気候は常に安定しているわけではありません。地球の歴史の中で何度か、極地から赤道付近まで氷が広がるほど極寒の時期に突入した。スノーボールアースイベントとして知られるこれらの地球規模の氷河現象は、地球の表面環境を劇的に変化させ、気候、海洋、生命の進化を形作る上で重要な役割を果たしました。しかし、その最も不可解な特徴の 1 つは依然として説明されていません。それは、雪だるま式地球のイベントの一部が他のイベントよりもはるかに長く続いた理由です。

最も顕著な雪玉地球エピソードのうち 2 つは、約 7 億 2,000 万年から 6 億 3,500 万年前の新原生代に発生しました。地質学的証拠は、ほぼ同様の条件下で発生したにもかかわらず、古いスターツ氷河期が後期のマリノアン氷河期よりも 4 ～ 15 倍長く続いたことを示しています。科学者たちは、この持続時間の顕著な違いの原因について長い間議論してきました。

地球規模の氷河退化の伝統的な説明は、炭素循環に焦点を当てています。通常の状態では、大気中の CO₂ は火山の放出と陸上の岩石の化学的風化の間のバランスによって制御されています。気温が上昇すると風化が加速し、二酸化炭素が排出され、気候が冷やされます。しかし、地球規模の氷河期には、大陸は氷で覆われ、液体の水がほとんどなくなり、ケイ酸塩の風化が効果的に止まったと考えられています。この見解では、温室効果が氷を溶かして雪だるま式地球状態を終わらせるほど強くなるまで、火山のガス放出を通じて CO₂ が大気中に徐々に蓄積すると考えられます。

最近の地質学的観測は、この単純な状況に疑問を投げかけ始めています。ドロマイトなどの鉱物は、その降水が大陸の風化に大きく依存しており、少なくとも雪だるま地球の期間中に沈殿したようです。これらの発見は、たとえ地球の表面が凍っていたとしても、水と岩石の間の化学反応が氷河の下で続いていた可能性を提起する。

この可能性を調査するために、研究チームは氷河下環境における水と岩石の相互作用の数値モデルを開発しました。彼らのシミュレーションは、厚い大陸氷床の下の条件に焦点を当てており、そこでは地球内部からの地熱と、上を覆う氷による断熱によって、氷河の底で融解水が生成される可能性がある。この融解水は、氷河の浸食によって生成された砕石を通って流れることができ、地球規模の凍結気候でも化学反応を進行させることができます。

このモデルは、融解水が新鮮な岩石と相互作用するにつれて、溶解元素、二次鉱物、流体化学がどのように進化するかを追跡します。重要な発見は、氷河下風化の効率が、水の供給と氷河の浸食によって新鮮な岩石が運ばれる速度とのバランスによって制御されるということである。このバランスが一定に保たれると、関与する水や岩石の絶対量に関係なく、系は安定した化学状態に達します。

雪だるま式地球の条件下では、研究者らは氷河下の風化により大量の二酸化炭素が消費される可能性があることを発見しました。いくつかのシナリオでは、推定される CO₂ 消費率は、雪玉地球の良好な条件下では火山の CO₂ 排出量に近づく可能性があり、これは氷床の下の風化が温室効果ガスの蓄積を効果的に相殺できることを意味します。このプロセスは大気の温暖化を遅らせ、退氷作用を遅らせ、スターティアン氷河のような雪だるま式の地球現象が数千万年も続いた理由を説明するのに役立つだろう。

この研究はまた、氷河下の水文学と浸食速度の違いが、異なる氷河の間で風化強度に大きなばらつきをもたらす可能性があることを示唆している。融解水の利用可能性や岩石の供給がわずかに変化しただけでも、CO₂ の消費と蓄積の間のバランスが変化する可能性があり、新原生代の雪玉地球現象の対照的な期間を説明できる可能性があります。共著者である東京理科大学ELSI准教授のモヒト・メルワニ・ダスワニ氏は、「この発見は、氷床の下でも風化が続き、気候に大きな影響を与える可能性があることを示し、古典的な雪玉地球仮説の中心的仮定に疑問を投げかける」と付け加えた。

気候を超えて、氷河下の風化も海洋化学と栄養素の供給に影響を与えた可能性があります。モデルは、氷床の下から流れる融解水がリンなどの元素を海洋に送り込んだ可能性があり、氷が後退すると生物学的生産性に影響を与える可能性があることを示している。これは、不活性な凍った地形ではなく、動的な化学反応器としての氷河下環境を強調しています。

参照

角谷晋太郎¹*、モヒト・メルワニ・ダスワニ¹,²、雪だるま式地球の継続的な大陸風化により温室効果ガスの蓄積と長期にわたる地球規模の氷河期が緩和された、 地球惑星科学レター、土井： 10.1016/j.epsl.2026.119837

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ジャーナル

地球惑星科学レター

研究方法

計算シミュレーション/モデリング

研究テーマ

適用できない

記事のタイトル

雪だるま式地球の継続的な大陸風化により、温室効果ガスの蓄積と長期にわたる地球規模の氷河期が緩和された

記事の公開日

2026 年 1 月 22 日

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