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始生代の大気が有酸素であったことを示す硫黄同位体の証拠

Nature 442, 7105 doi: 10.1038/nature05044

質量差に無関係に分別された硫黄同位体(MIF-S、mass-independently fractionated sulphur isotope)は、約24億年よりも古い堆積岩の多くに存在するが、それより新しい堆積岩には存在しないことは、24億年程前に起こった大気の無酸素から有酸素への劇的な変化に対する最も確かな証拠とされてきた。これは、唯一知られているMIF-S生成機構は、酸素の少ない大気中における火山性の二酸化硫黄ガスの紫外線による光分解であるからである。今回我々は、西オーストラリア州のピルバラ地塊における、27億6千万年前の湖と29億2千万年前の海で成長した堆積岩のそれぞれ約100 mにわたる層に、MIF-Sが存在していなかったことを報告する。このMIF-Sの地質学的な記録について、3つの解釈が可能であると考えられる。(1) 始生代の間には大気中の酸素レベルが大きく変動していた。(2) 大気は約38億年前以来有酸素であり続け、堆積岩中のMIF-Sは大量の二酸化硫黄を成層圏に噴出した強烈な火山噴火があった時期と場所を示している。(3) 岩石中のMIF-Sはほとんどが、堆積物の続成作用の間に光化学反応によらずに作られたのであり、したがって大気の化学的性質とは関係がない。

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