暁新世・始新世温度極大期；７．PETM-likeイベントと海洋無酸素事変

   地質時代の境界において生物の大量絶滅がみられる、というより我々が化石記録から生物の入れ替わりを目印として地質時代を区切っているというほうが正しいか。一般に五大絶滅事変と呼ばれているイベントがある。古い順に古生代のオルドビス紀－シルル紀（O/S）境界、デボン紀後期のFrasnian－Famenian（F/F）境界、古生代と中生代の境界をなすペルム紀－三畳紀（P/T）境界、中生代の三畳紀－ジュラ紀（T/J）境界、そして中生代と新生代の境界である白亜紀－第三紀（K/T）境界である。このうちK/T境界については最近、隕石衝突による絶滅と結論付けられている。しかし他の4つのうちT/J境界を除く3つの絶滅の原因として考えられているのが海洋無酸素事変（Ocianic Anoxic Events;OAEs）である。

 

   石浜によるとOAEsは有機物に富む葉理が保存された黒色頁岩が全世界的に同時期の堆積をもって定義される。これは酸素不足によって有機炭素が分解されず、また堆積物中に生物がほとんど存在しないため生物擾乱が認められないためである。持続時間は短いもので数十万年から最も長期にわたったと考えられているP/T境界では1千万年とされている。OAEsの原因としては「もともと無酸素状態が存在したために大量の有機物が残った。」とするpreservation modelと「一次生産の増加により分解能力を超えた大量の有機物が供給され二次的に無酸素状態になった。」というproductivity modelがある。おそらく個々のOAEsでその原因は異なるであろうと思われる。またOAEsでは12Cに富む有機炭素が大気－海洋系から隔離されることになるので炭素同位体比δ13Cは正の方向に移動する。

 

　以前ETM2における北極海での変化について述べた。急速な温暖化の結果、降水量や河川から淡水流入が増加して水柱の成層化が起こり、これに一次生産の増加も加わり底層水の無酸素化が引き起こされて北極海で大量の有機炭素が埋没したことを述べた。CIEによって負移動していたδ13Cがゆっくりと回復する（正の移動）過程だ。これはtailと呼ばれている回復過程である。Sluijs らはPETM時には北極海だけで800GtCもの有機物が隔離されたと推定している。これはETM2だけではなくPETMやすべてのPETM－like温暖化イベントでも同様に起こったと推定される。すなわち何が言いたいかというと、PETM－likeイベントの回復過程というのはそこだけを切り離せばOAEsとも考えられるし、逆にOAEsとして理解されているものの中にもPETM－likeイベントの回復期を捉えているものがあるのではないかということである。OAEsの直前に急激なCIE（δ13Cの負移動）が見られること、そしてCIEに伴って（先立って）温度上昇を示す証拠（δ18Oの負移動など）が存在することがその条件となると考えられる。OAEsをよく見直せばPETM－likeイベントは珍しいことではなく、地球の歴史上ある一定の条件において繰り返し起こっているのではないかと私は考えている。

 

　従来より良く研究されているOAEsのひとつにジュラ紀前期のToarcian Oceanic Anoxic Event（以下TOAE）がある。これはおよそ1億9000万年前の中生代、ジュラ紀前期のToarcian期に起こったOAEである。1997年Jenkyns & ClaytonはこのTOAEに先立つδ13Cとδ18Oの負移動を認めTOAEの前に海水温のピークが存在したとしている。これはPETM－likeイベントを示唆している可能性が強い。2006年秋のAGUミーティングで CohenらはTOAEとPETMの類似性を指摘した。さらに2007年には「炭素同位体比の変動」「著明な生物学的絶滅」「顕著な温暖化」「水文学的循環の増強」「全世界的な海洋無酸素事変」の五つの共通項をあげてこれらは環境変化に続いて起こるメタンハイドレートの融解によって説明できるとする論文を発表し、熱い論争を巻き起こしている。もちろん私は彼らを支持する立場である。

 

 

　図はSvensmark　Cosmoclimatologyから改変





この図はSvensmarkの有名な論文Cosmoclimatologyから拝借し私が改変したものである。彼の宇宙線が雲を介して地球の気候に影響を与えるという仮説によると、太陽系が約2.5億年かけて銀河系を1周する間に星の密な銀河の腕と星がまばらな腕と腕の間を通過するときは宇宙線の量の違い（腕の時、宇宙線↑）によって気候が変わるという。そしてひとつの腕に入ってから次の腕にはいるまでの期間はおよそ1億4300万年という。さらに長期間宇宙線量が少ない期間を経過した太陽系が次の銀河の腕に突入する直前が一番地球の気温が高くなるのではないかとSvensmarkは推論している。図を見るとPETMおよびTOAEは共にその時期に一致していることがわかる。（ただし海水温の変化とは一致せず）またデボン紀後期に起こった5大絶滅事件のひとつF/F境界を参考までに図示している。これもまた時期は上二つに一致しているようだ。もちろん偶然の一致も否定はできない。さらにこれらの特徴や間隔をまとめたものが次の表である。

 

	推定開始時期	間隔	温暖化・δ13C負移動
F/F境界	約3億6700万年前		不明
TOAE	約1億9000万年前	1億7700万年	有
PETM	約 5550万年前	1億3450万年	有

 

TOAEとPETMの間隔は約1億3450万年とSvensmarkの推定にほぼ一致している。またF/F境界のOAEがPETM－likeイベントと言えるのかどうかはデータ不足で不明だが、F/F境界とTOAEの間隔は1億7700万年とSvensmarkの推定値よりはやや長いようだ。何といっても推定値自体が荒っぽいので誤差の範囲と言えなくもない。今後のCohenらの議論のゆくえとF/F境界研究の進展に期待しよう。

 

このような壮大なスケールの地球の気候史に触れると、枝葉末節、重箱の隅をつつくような「温室効果ガス」にこだわった現在の二酸化炭素温暖化説などはゴミのように思えてくる。そうするとありもしない危機を煽って研究費をかすめとっているモデラーをはじめとする研究者はさしずめゴミにたかるハエといったところか。(笑)

 

参考論文など

石浜佐栄子 ジュラ紀前期の海洋無酸素事変の研究に関する進展と動向 Bull.Kanagawa Prefect.Mus.(Nat.Sci.) No.36 pp1-16(2007)

 

Schulte,P. et al. The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary.Science 327 pp. 1214 – 1218(2010)

 

悪魔のささやき　暁新世始新世温度極大期；６．北極圏におけるETM2の特徴

 

Sluijs, A. et al.: Arctic late Paleocene – Early Eocene paleoenvironments with special emphasis on the Paleocene – Eocene thermal maximum (Lomonosov Ridge, IODP Expedition 302):Paleoceanography 23:(2008)

 

Jenkyns,H.C. & Clayton,C.J.Lower Jurassic epicontinental carbonates and mudstones from England and Wales: chemostratigraphic signals and the early Toarcian anoxic event. Sedimentology 44:pp687-706(1997)

 

Cohen,A.S. et al. The PETM and Toarcian C-isotope excursions: A tale of two Oceanic Anoxic Events. American Geophysical Union, Fall Meeting 2006, abstract #PP32A-04

 

Cohen,A.S. et al. The Late Palaeocene–Early Eocene and Toarcian (Early Jurassic) carbon isotope excursions: a comparison of their time scales, associated environmental changes, causes and consequences. Journal of the Geological Society 164 pp. 1093-1108 (2007)

 

Discussion on the Late Palaeocene-Early Eocene and Toarcian (Early Jurassic) carbon isotope excursions: a comparison of their time scales, associated environmental change, causes and consequences. Journal of the Geological Society 165 (2008)

 

Svensmark,H:Cosmoclimatology: a new theory emerges Astronomy & Geophysics 48 (1), 1.18–1.24.（2007）

 

Svensmark,H & Calder,N:The chilling stars(2007)