冥王代
冥王代
仮説上の惑星テイアが初期地球に衝突した様子を描いた芸術作品
冥王代中期から終期にかけての地球と月の芸術的イラスト
年表
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先カンブリア時代
冥王代
始生代
原生代
顕生代
始生代
古始生代
中始生代
新始生代
古原生代
中原生代
新原生代
古生代
中生代
新生代
 
 
 
縦軸のスケール:数百万年前
語源
同義語プリスコ時代ハーランド他、1989
使用情報
天体地球
地域別使用グローバル（ICS）
定義
年代単位時代
地層単位エオノセム
最初に提案したプレストン・クラウド、1972年
時間範囲の形式形式
下限の定義太陽系の原始惑星系円盤における最古の固体物質の年齢(4567.30 ± 0.16) Ma [ 1 ]
GSSA（一般消費財・サービス基準）の下位規定が批准されました2022年10月5日[ 1 ] [ 2 ]
上限の定義U-Pbジルコン年代測定による10番目の古い年代
GSSAの上限アカスタ川沿い、ノースウェスト準州、カナダ北緯65.1738度、西経115.5538度北緯65度10分26秒 西経115度33分14秒 / ：CS1メンテナンス：DOIエラーを無視しました（リンク
上級GSSA批准2023 [ 3 ]

冥王代（/ h eɪ ˈ d iː ə n、ˈ h eɪ d i ə n / hay- DEE -ən、HAY -dee-ən ）は、地球の歴史における4つの地質時代のうち最初で最古の時代であり、約46億 年前の惑星の形成に始まり[ 4 ] [ 5 ] （太陽系最古の固体物質である原始惑星系円盤の塵粒子の年代から推定45億6730万年 ± 0.16億年[ 1 ]と定められ、この年代は、約45億6700万年前の隕石中にコンドリュールやカルシウム・アルミニウムに富む包有物として発見されている）[ 6 ] [ 1 ]、地球上で最も古い既知の無傷の岩石層の年代である40億3100万年前に終了する。[ 7 ]月を形成した惑星間衝突はこの紀の初期に起こった。冥王代は始生代に引き継がれ、後期重爆撃期は冥王代と始生代の境界で起こったと仮説されている。

冥王代の岩石は非常に珍しく、主に西オーストラリア州の1つの地域（ジャックヒルズ）から産出される粒状ジルコンで構成されています。[ 8 ]冥王代の地球物理学的モデルは地質学者の間で議論の的となっています。プレートテクトニクスとクラトンから大陸への成長は冥王代に始まった可能性がありますが、依然として不確実性があります。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

冥王代初期、地球は水素化物に富む非常に厚い大気を有していました。その組成は、主に水蒸気、メタン、アンモニアで構成され、太陽系外惑星や巨大ガス惑星の大気と類似していたと考えられます。地球表面が冷えるにつれて、蒸発した大気中の水は液体の水へと凝縮し、最終的に惑星のほぼ全域を覆う超海洋が形成され、地球は海洋惑星へと変化しました。火山からのガス放出と小惑星の衝突により、冥王代の大気はさらに変化し、最終的には窒素と二酸化炭素に富み、弱還元性の古始生代大気へと変化しました。

語源

冥王代（ハデス）という名前は、ギリシャ神話の冥界の神ハデスに由来し、初期の地球に広がっていた地獄のような状況を指しています。惑星は最近の集積によって形成されたばかりで、表面は溶岩だったと考えられています

この用語はアメリカの地質学者プレストン・クラウドによって造語され、もともと地球上で知られている最古の岩石の前の時代を表すために使われました。 [ 12 ] [ 13 ] WBハーランドは後にほぼ同義語であるプリスコ紀を造語しました。これはラテン語で「古代」を意味するpriscusから来ています。[ 14 ]他の古い文献ではこの時代を先始生代と呼んでいます。[ 15 ] [ 16 ]

岩石年代測定

1980年代に冥王代石器の破片が発見されるまで、初期地球の科学的説明はほぼ完全に地球力学モデル作成者の手に委ねられていました。[ 17 ]：4

西オーストラリア州ナリア片麻岩地帯ジャックヒルズの冥王代（4.404 ± 0.008 Ga）変堆積岩中の砕屑性ジルコンの後方散乱電子顕微鏡写真

20世紀最後の数十年間、地質学者たちはグリーンランド西部、カナダ北西部、そして西オーストラリア州で冥王代（ハデス）の岩石をいくつか特定しました。2015年には、西オーストラリア州の41億年前の岩石から、「生物の痕跡」と解釈される炭素鉱物の痕跡が発見されました。[ 18 ] [ 19 ]

西オーストラリア州ナリア片麻岩地帯のジャックヒルズにある変成砂岩礫岩に含まれる、年代測定された最古のジルコン結晶は、4404 ± 0.008億年前のものと年代測定されている。[ 20 ]このジルコンはわずかに外れ値で、一貫して年代測定された最古のジルコンは、地球の形成と仮定された時期から約 2 億年後の435 億年前に近いものとなっている。 [ 20 ]

他の多くの地域では、より古い岩石に閉じ込められた冥王代時代の残存ジルコン（ゼノクリスト、またはレリクスト）は、より新しい岩石が古い地層で形成され、古い物質の一部を取り込みつつあることを示しています。例えば、ガイアナ南部のイウォクラマ層のギアナ楯状地では、ジルコンコアの年代測定が42.2億年前とされています。[ 21 ]

大気

地球を形成した物質には、かなりの量の水が含まれていたと考えられます。[ 22 ]地球の形成時に惑星の質量が小さかった頃は、水分子は地球の重力からより容易に逃れることができたでしょう。太陽光中の短波紫外線による光分解により、表面の水分子は酸素と水素に分解され、前者は当時の還元的な大気中で容易に反応して化合物を形成し、後者は（同様に軽いヘリウムとともに）大気の散逸により（現在と同様に）継続的に大気圏から消えていくと予想されます

古代の惑星の一部は、月を作った衝突によって破壊されたと理論づけられており、その衝突によって地球の1つまたは2つの大きな領域が溶融したと考えられます。地球の現在の構成は、巨大な岩石塊を完全に溶かして混ぜ合わせることは難しいため、完全な再溶融はなかったことを示唆しています。[ 23 ]しかし、この衝突によってかなりの量の物質が蒸発したはずです。その物質は2000年以内に凝縮したと考えられます。[ 24 ]最初のマグマオーシャンは500万年以内に固化し、[ 25 ]高温の揮発性物質が残り、おそらく重炭酸塩となりました。2水素と水蒸気を含む大気。初期の重い大気は、表面温度が230℃（446℉）、大気圧が27標準気圧を超えていました。[ 24 ]

海洋

冥王代と始生代のジルコンとδ18Oの評価

ジルコンの研究により、地球形成直後の40億年から44億年の間に液体の水が存在していた可能性があることが判明しています。[ 20 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]表面温度が高いにもかかわらず、液体の水の海が存在しました。27気圧の大気圧では水は液体のままであるためです。[ 24 ]

冥王代の海の水の最も可能性の高い源は、地球のマントルからのガス放出である。[ 29 ] 地球と彗星の同位体比の不適合性のため、大量の水が衝突起源である可能性は低い。 [ 22 ]

冥王代から始生代にかけての小惑星衝突は、周期的に海を破壊したと考えられています。32億年前の地質学的記録には、直径最大100キロメートル（62マイル）の物体が複数回衝突した証拠が含まれています。[ 30 ]このような衝突はそれぞれ、地球全体の海を最大100メートル（330フィート）蒸発させ、大気の温度を一時的に500℃（932°F）まで上昇させました。[ 30 ]しかし、隕石衝突の頻度についてはまだ研究が続いています。地球には、液体の海と生命が存在し得る長い期間があった可能性があります。[ 26 ]

液体の水は初期の大気中の二酸化炭素を吸収するが、これだけではCOの量を大幅に減らすには不十分である。2. [ 24 ]

プレートテクトニクス

大陸地殻と海洋深度の進化（是永, 2021より）[ 8 ]

2008年に行われたジルコンの研究では、オーストラリアの冥王代岩石に、4 Ga（地球形成後約6億年）という早い時期にプレートテクトニクスが存在していたことを示す鉱物が含まれていることが判明しました。 [ 31 ]しかし、一部の地質学者は、ジルコンは隕石の衝突によって形成された可能性があると主張しています。[ 32 ]ジルコンはオーストラリアのある地域に多く集中しているため、ジルコンから冥王代の地質を直接示す証拠は限られています。[ 8 ] [ 17 ]地球物理学的モデルは制約が不十分ですが、冥王代における地球の状態の全体像を描くことができます。[ 8 ] [ 33 ]

冥王代におけるマントル対流は、粘性が低かったため、活発だったと考えられる。[ 8 ]粘性が低かったのは、放射性熱のレベルが高く、マントル内の水がまだ完全にガス放出されていなかったためである。[ 34 ]活発な対流が冥王代におけるプレートテクトニクスにつながったのか、それとも硬い蓋の下に閉じ込められていたのかは、まだ議論の余地がある。[ 8 ] [ 11 ] [ 17 ] [ 35 ]冥王代の海の存在がプレートテクトニクスを引き起こしたと考えられている。[ 36 ]

プレートテクトニクスによる沈み込みによって初期の海洋から炭酸塩が除去され、CO2豊富な初期大気。この初期大気の除去は冥王代プレートテクトニクスの証拠である。[ 37 ]

もし冥王代にプレートテクトニクスが起こっていたら、大陸地殻が形成されたはずだ。[ 38 ]冥王代における大陸地殻の量はモデルによって異なると予測されている。[ 10 ] Dhiumeらの研究によると、冥王代末期には大陸地殻の面積は今日のわずか25%だったと予測されている。[ 9 ] Korenagaらのモデルでは、大陸地殻が現在の体積まで成長したのは42億年から40億年の間だったと予測されている。[ 38 ] [ 39 ]

大陸

冥王代に露出した陸地の量は、大陸地殻の量に緩く依存しているが、海面にも依存している。[ 8 ]プレートテクトニクスが始生代に始まったとするモデルでは、冥王代には地球全体に海が存在していた。[ 40 ] [ 41 ]マントルの高熱により、冥王代の高い標高を支えることが困難だった可能性がある。[ 42 ] [ 43 ]大陸が冥王代に形成されたとすれば、その成長はマントルからの水のガス放出と競合した。[ 8 ]大陸は冥王代中期に出現し、冥王代末期までに厚い海の下に消滅した可能性がある。[ 44 ]陸地の量が限られていることは、生命の起源に影響を与えている。[ 8 ]

生命の可能性

サルディットらは、冥王代に似た豊富な地熱微小環境がRNAの合成と複製を支え、ひいては原始的な生命体の進化を支える可能性があることを示しました。[ 45 ] 加熱された空気と水の界面を含む多孔質の岩石系は、リボザイム触媒によるセンス鎖とアンチセンス鎖のRNA複製とそれに続く鎖解離を可能にし、活性リボザイムの合成、放出、フォールディングの組み合わせを可能にすることが示されました。[ 45 ] 2024年に発表された研究では、現在のすべての生命の最後の共通祖先は、409億年から433億年前の冥王代に出現したと推測されています。[ 46 ]

後期重爆撃期の初期は冥王代に起こったものの、衝突は宇宙規模で頻繁なものにとどまり、各衝突の間隔は数千年、あるいは数百万年にも及んでいました。地球にはすでに海が存在していたため、生命は存在できたものの、衝突によって引き起こされる絶滅に対して脆弱でした。絶滅のリスクは衝突の頻度ではなく、衝突体の大きさにかかっており、月面に残る残骸は、恐竜の絶滅を引き起こしたチクシュルーブ衝突体よりも大きな衝突体の存在を示唆しています。

参照

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参考文献

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