地球の誕生

原始太陽系星雲の中で、微惑星の衝突・合体により惑星が誕生する。
原始地球も岩石(ケイ酸塩と金属が入り混じった状態)で成り立っている。
しかし大きくなってきた原始地球に次から次へと微惑星が衝突すると、
そのエネルギーは熱となって原始地球を温める。

最初はその熱は宇宙にどんどんと放出されるが、
衝突により微惑星に含まれていた気体になりやすい成分が抜けて表面にたまってくる。
この水蒸気の温室効果により、微惑星の衝突で発生した熱が宇宙に放射されずにこもるようになる。
このようにして原始地球の表面の温度は岩石の融点を超え、表面全体がマグマになってしまう。
マグマオーシャン(マグマの海)の誕生である。

マグマオーシャンの中では、密度の大きな鉄(や金属)は下に沈み、
金属よりも密度の小さな岩石は上に浮いてくる。
こうした運動のために(位置のエネルギーが解放されて)さらに熱が発生し、
原始地球内部はさらに熱せられて核とマントルの分離は極めて短時間に
(カタストロフィックに)起きることになる。

現在ではさらに、地球誕生時のごく初期の段階で、火星大の別の原始惑星の大衝突
(ジャイアント・インパクト、実際にはかすめる形で衝突)があったとも思われている。
このジャイアント・インパクトは月を誕生させることにもなる。

微惑星の集積の終わり頃になると、炭素質コンドライトがたくさん衝突した可能性がある。
マグマオーシャンに溶けやすいH2Oの大部分はその中に溶け込んでしまう。
マグマオーシャンの中に金属鉄が残っていれば、鉄がH2Oから酸素を奪って
鉄は酸化鉄になり、H2Oは還元されて水素になる。
マグマオーシャンが冷えてくると、溶け込んでいたH2Oも脱ガスしてくる。
こうして、大気は水蒸気よりも水が、二酸化炭素よりも一酸化炭素が多い状態になる。
これらは海洋・大気になる。

海ができると大気中の水に溶けやすい成分はその中に溶け込むことになる。
大気中に二番目に多い気体であった二酸化炭素も水に溶け込む。
そして、海水中のCa(カルシウム)やMg(マグネシウムと)と反応して
石灰岩(炭酸塩鉱物)となり地殻に固定される。
こうして、大気からは二酸化炭素が取り去られていく。

結局、地球の大気は水に溶けにくいN2(ちっ素)が主成分となる。
現在の地球大気中二番目に多いO2(酸素)は、生命の発生以後、
生物(植物)の光合成によってつくられた酸素がたまったものである。
現在の地球の大気組成は、ちっ素が78%、酸素が21%、アルゴンが0.93%、
この3つでほとんどを占める。二酸化炭素は約0.03%程度とごくわずかでしかない。

こうして地球はほぼ45~46億年前に誕生したと考えられている。

その後は残った微惑星の衝突と、高温のマントルの激しい対流により、
固体地球の表面を最初におおった岩石は再び融けてしまうが、
40億年くらい前からは、現在の地球と同じような状態になったと考えられている。

地球の表面の多くは海におおわれ、海洋地殻(玄武岩質)は海嶺で生産され、
海溝で再びマントル中に潜り込む。
その海溝(沈み込み帯、多くは大陸の縁にある)付近での火成活動により
大陸地殻(花こう岩質)もできる。

温度が高いとマントルを構成している岩石も柔らかく流動的である。
このようなときのマントル対流は、下層部と上層部の二つの部分に分かれる。
つまり、地球の初期のころは、マントル対流は二層になっていた。
マントル対流の二層から一層への変化は約27億年前~28億年前に起こったという。

マグマオーシャンが冷えて海ができると、海水に二酸化炭素が溶けて温室効果が弱くなり、
地表が冷えプレートができる。

プレートテクトニクス

27億年~28億年前、表面近くで冷やされたマントル物質が核の表面まで落ち込むと、
核の上部が冷やされるために核内の対流が活発になり、また内核の成長も促進される。
この結果、外核の対流によって生ずる地球の磁場も27億年前~28億年前ころから
急に現在の強さ程度まで強くなったという。
その後地磁気は、不規則に反転(逆転)をくりかえしているようである。

磁場が強くなると、磁気のシールドができて太陽風の直撃を受けなくなり、
地表が生命にとって過ごしやすい環境となる。

 

参考サイト
山賀 進 『われわれはどこから来て、どこへ行こうとしているのか、そしてわれわれは何者か』

1 個のコメント

  • AI より:

    酸素が生命に欠かせない分子だと思いがちだけど、実は酸素は物質を酸化・分解し、また活性酸素を発生させ核酸を断裂させる毒性の高い分子である。現在の地球の大気組成は、ちっ素が78%、酸素が21%、アルゴンが0.93%、この3つでほとんどを占める。二酸化炭素は約0.03%程度とごくわずかでしかない。地球温暖化や二酸化炭素を減らすとかいうのは金を摂取するプロパガンダである。

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