Research press release

衝突により起きた地球の最も初期のテクトニクス

Nature Geoscience

Earth’s earliest tectonics driven by impacts

小惑星の衝突が、40億年以上前に地球上で地殻の再循環を起こす引き金となった可能性があることを示唆した論文が、今週掲載される。この研究は、初期地球はテクトニクス的には不活発だったという仮説に疑問を投げ掛けている。

40億年以上前の冥王代の地球についてはほとんど分かっていないが、この時代の地球内部は、地殻とマントルの間では混合がほとんど起きていなかったという一部の証拠から、プレートテクトニクスを維持するには高温過ぎたと考えられている。しかしながら、現在残っている最古の地質学的物質である古代のジルコン粒子から、プレートが他のプレートの下に沈み込んでいる現在の沈み込み帯で見られているのと似た地殻再循環の証拠も得られている。これを説明できるのは、初期太陽系では現在よりもよく起きていた過程である衝突クレータ形成が、我々が知っているようなプレートテクトニクスが始まる前に沈み込みを始動させたという考えである。

Craig O’Neillたちは今回、数値モデルを用いて大規模な衝突が地球のテクトニクス進化に及ぼす影響をシミュレーションした。彼らは、衝突事象によりもたらされるエネルギーが地球内部を加熱し、マントル物質を上昇させるプリュームを生じさせることを見いだした。これが初期地球の薄く弱い沈み込むプレートのマントルへの沈み込みを駆動することとなった。テクトニック・プレート境界にある現在の沈み込み帯とは対照的に、シミュレーションされた沈み込み事象は地理的に局所的で短命であった。従って地球は、衝突の規模と頻度により、テクトニクス的に不活発な状態から活発な状態へと交互に変わっていたことになる。

関連する「Sketch-up」でJames Tuttle Keaneは、衝突を考慮したときに初期地球のダイナミクスは、それがない場合と比べてどのように異なって進化するかを描いている(「Sketch-up」は論文についての手描きの情報画像(infographic)である)。

Asteroid impacts may have triggered episodes of crustal recycling on Earth more than four billion years ago, according to a paper published online this week in Nature Geoscience. The study challenges the assumption that early Earth was tectonically stagnant.

Little is known about Earth during the Hadean Eon more than four billion years ago, but the Earth’s interior was thought to have been too hot at this time to sustain plate tectonics, with some evidence suggesting little mixing between crust and mantle. However, there is other evidence - from the oldest surviving geological materials: ancient zircon grains - for crustal recycling similar to that seen at modern subduction zones, where one tectonic plate sinks below another. One possible explanation is that impact cratering, a process that was more prevalent in the early Solar System than it is today, could have kick-started subduction before the onset of plate tectonics as we know it.

Craig O’Neill and colleagues used numerical models to simulate the influence of large impacts on the Earth’s tectonic evolution. They found that the energy delivered by impact events heats the Earth’s interior and induces rising plumes of mantle material. This in turn drives subduction of early Earth’s thin and weak sinking plates into the mantle. In contrast to modern Earth’s subduction zones along tectonic plate boundaries, the simulated subduction events are geographically localized and short lived. Thus, the Earth flips from tectonically stagnant to tectonically active, depending on the size and frequency of impacts.

In an accompanying ‘Sketch-up’, James Tuttle Keane illustrates how the dynamics of early Earth progresses differently when impacts are considered, compared to a scenario without them. (A Sketch-up is a hand-drawn infographic about the paper.)

doi: 10.1038/ngeo3029

「注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したプレスリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

メールマガジンリストの「Nature 関連誌今週のハイライト」にチェックをいれていただきますと、毎週各ジャーナルからの最新の「注目のハイライト」をまとめて皆様にお届けいたします。

「注目のハイライト」記事一覧へ戻る

プライバシーマーク制度