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2025-01-14 09:30:00
ジャカルタ –
約45億年前に地球が誕生して以来、地球の自転は徐々に遅くなり、その結果として地球の昼は長くなりました。
地球の減速は人間の時間スケールでは感知できませんが、数千年にわたって重大な変化を引き起こすには十分です。それらの変化のうちの 1 つは、少なくとも私たちにとっては、すべての変化の中で最も重要なものかもしれません。 2021年の研究によると、日の長さは地球の大気の酸素化と関連している。
特に、約 24 億年前に出現して増殖した藍藻類 (シアノバクテリア) は、地球の寿命が延びるにつれて、代謝副産物としてより多くの酸素を生成できるようになったと考えられます。
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ミシガン大学の微生物学者グレゴリー・ディック氏は、サイエンス・アラートの記事として、「地球科学における根強い疑問は、地球の大気がどうやって酸素を得るのか、そしてこの酸素化がいつ起こるかを制御する要因は何なのかということだ」と語った。
「私たちの研究は、地球の自転速度、言い換えれば一日の長さが、地球の酸素化のパターンとタイミングに重要な影響を与えている可能性があることを示しています」と彼は説明した。
地球の自転
この物語には 2 つの主要な構成要素がありますが、一見したところ、相互にあまり関係がないように見えます。 1つ目は、地球の自転が遅くなっているということです。
地球の自転が遅くなる理由は、月が地球に引力を及ぼし、月が徐々に遠ざかるにつれて自転が遅くなるからです。
化石の記録によると、約 14 億年前、地球上の 1 日の長さはわずか 18 時間でした。約7,000万年前、日は今日よりも30分短かった。地球上の 1 日の長さは 1 世紀あたり 1.8 ミリ秒ずつ増加しているという証拠があります。
2 番目の要素は、大酸化現象として知られる現象で、シアノバクテリアが大量に出現したため、地球の大気中の酸素が急激かつ大幅に増加しました。
この酸化がなければ、私たちが知っているような生命は存在し得ないと科学者は考えています。したがって、シアノバクテリアは今日では少し過小評価されているかもしれませんが、事実として、おそらくシアノバクテリアなしでは私たちはここに存在していないでしょう。
この出来事については、地球の歴史の少し前ではなく、なぜその時に起こったのかなどの疑問を含め、私たちがまだ知らないことがたくさんあります。
シアノバクテリアの研究
科学者たちは点と点を結びつけるためにシアノバクテリアの微生物も研究しました。ヒューロン湖のミドルアイランドの陥没穴では、微生物の層が見つかります。これらの微生物は、大酸化現象の原因となるシアノバクテリアの類似体であると考えられています。
光合成によって酸素を生成する紫色のシアノバクテリアと、硫黄を代謝する白い微生物が、湖の底の微生物マットで競争します。
夜になると、白い微生物が微生物層の最上部に上昇し、硫黄を噛み砕く仕事をします。日が明るくなり、太陽が空高く昇ると、白い微生物は後退し、紫色のシアノバクテリアが上昇していきます。
ドイツのマックス・プランク海洋微生物研究所の地球微生物学者ジュディス・クラット氏は、「これで彼らは光合成をして酸素を生成できるようになった」と話す。
「しかし、実際に動き始めるまでには数時間かかります。朝の間隔は長いです。シアノバクテリアは早起きする人よりも遅く起きることを好むようです。」と彼は言いました。
これは、シアノバクテリアが酸素を送り込める日中の時間帯が非常に限られていることを意味しており、この事実がミシガン大学の海洋学者ブライアン・アービック氏の注目を集めた。彼は、地球の歴史を通じての日の長さの変化が光合成に影響を与えているのではないかと疑問に思いました。
「微生物間の同様の競争が、初期地球における酸素生成の遅れに寄与した可能性がある」とクラット氏は説明する。
この仮説を実証するために、チームは自然環境と実験室の両方で微生物の実験と測定を実施しました。彼らはまた、その結果に基づいて、太陽光と微生物の酸素生成、および微生物の酸素生成と地球の歴史を結び付けるための詳細なモデリング研究を実施しました。
ライプニッツ熱帯センターの海洋科学者アルジュン・チェンヌ氏は、「直観的には、それぞれ12時間の2日間は、24時間の1日と同じであるはずだ。太陽が昇り沈む速度は2倍で、酸素の生成も同時に行われる」と説明する。ドイツの海洋研究。
「しかし、細菌層からの酸素の放出はそうではありません。分子の拡散速度によって制限されるからです。太陽光からの酸素の放出をこの微妙に分離することが、このメカニズムの本質です。」と彼は説明しました。
これらの結果は、酸素レベルの全球モデルに入力され、研究チームは、日の長さが地球の酸素の増加と関連していることを発見しました。これは、大酸化現象だけでなく、約5億5,000万年から8億年前に起こった新原生代の酸素化現象と呼ばれる第二の大気の酸素化にも関連していることを発見しました。前。
「私たちは、分子の拡散から惑星力学まで、非常に異なるスケールで作用する物理法則を組み合わせています。私たちは、日の長さと土壌に生息する微生物が放出できる酸素の量との間に基本的な関係があることを示しました」とチェンヌ氏は述べた。
「これは非常に興味深いことです。このようにして、微生物の層の分子のダンスを私たちの惑星とその月のダンスと結びつけます。」と彼は結論付けました。
(RNS/RNS)
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