冥王

冥王代（/ h eɪ ˈ d iː ə n、ˈ h eɪ d i ə n / hay- DEE -ən、HAY -dee-ən ）は、地球の歴史で知られている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^{[3] [4]}（約45億6730万±16万年前と推定^{[1] 、}一部の隕石で発見された太陽系最古の固体物質の年齢は約45億6700万年前^[5]）、40億3100万年前に終わった。月を作った惑星間衝突はこの時代の初めに起こった。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）から採取された粒状ジルコンで構成されています。^[6]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の大陸への成長は冥王代に始まった可能性がありますが、まだ不確実性があります。^{[7] [8] [9]}

冥王代初期の地球は、水素化物に富む非常に厚い大気を持ち、その組成はおそらく太陽系星雲や巨大ガス惑星に似ており、主に水蒸気、メタン、アンモニアで構成されていた。地球の表面が冷えると、大気中の蒸発した水が凝縮して液体の水となり、最終的に地球のほぼすべてを覆う超海洋が形成され、地球は海洋惑星となった。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 古始生代の大気となった。

この紀の名称「冥王代」は、冥界のギリシャ神ハデス（冥界そのものを表すのにも使われる）に由来しており、初期の地球に当時広がっていた地獄のような状況を指している。地球は最近の集積によって形成されたばかりで、そのせいで表面は過熱した溶岩でまだ溶けており、短寿命の放射性元素が豊富に存在し、他の太陽系の天体との衝突が頻繁に起こっていた。

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られ、もともとは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た。 ^{[10] [11]} WBハーランドは後に、ラテン語で「古代」を意味するpriscusから、ほぼ同義の用語であるプリスコ紀を造語した。 ^[12]他の古い文献では、この時代を先始生代と呼んでいる。^{[13] [14]}

1980年代に冥王代石器の破片が発見されるまで、初期の地球に関する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。^[15]

20世紀最後の数十年間に、地質学者は西グリーンランド、北西カナダ、西オーストラリアからいくつかの冥王代岩石を特定しました。2015年には、西オーストラリアの41億年前の岩石から「生物の残骸」と解釈される炭素鉱物の痕跡が発見されました。 ^{[16] [17]}

西オーストラリア州ナリアー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 Gaのものである。^[18]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435 Ga に近いものである^{[18] 。これは、}地球の形成と仮定された時期から約2億年後である。

他の多くの地域では、古い岩石に囲まれた冥王代ジルコンの捕獲結晶（または遺存）は、より若い岩石が古い地層で形成され、古い物質の一部を組み込んだことを示しています。その一例は、ガイアナ南部のイウォクラマ層のギアナ楯状地で、ジルコンコアの年代が42.2億年前と測定されています。^[19]

地球を形成した物質には、相当量の水が含まれていたはずだ。^[20]地球の形成時に惑星の質量が小さかった場合、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だろう。太陽光の短波紫外線による光解離により、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によって容易に除去される一方、後者は（同様に軽いヘリウムとともに）大気圏外への逃避により（現在もそうであるように）継続的に大気圏から抜けていくと予想される。

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けたはずである。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る。^[21]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ある。その物質は2,000年以内に凝縮したであろう。^[22]最初のマグマオーシャンは500万年以内に固化し、^[23]後にはおそらく重いCO
₂大気は水素と水蒸気で覆われていた。初期の重い大気の表面温度は230℃（446℉）、大気圧は27標準気圧を超えていた。^[22]

ジルコンの研究により、地球形成直後の40億年から44億年前に液体の水が存在していた可能性があることが判明しました。^{[18] [24]}表面温度が高いにもかかわらず液体の水の海が存在したのは、大気圧が27気圧であるため、そのような高温でも水は液体のままであるためです。^[22]

冥王代の海の水の最も可能性の高い発生源は、地球のマントルからのガス放出である。^[25] 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。 ^[20]

冥王代から始生代にかけての小惑星の衝突は、定期的に海を破壊した。32億年前の地質学的記録には、直径100キロメートル（62マイル）までの物体の衝突が複数回あったという証拠が含まれている。^[26]それぞれの衝突で、地球上の海が最大100メートル（330フィート）沸騰し、大気の温度が一時的に500℃（932°F）まで上昇した。^[26]しかし、隕石衝突の頻度はまだ研究中である。地球は、液体の海と生命が存在する可能性のある長い期間を経ていた可能性がある。^[24]

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^[22 ]

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は、40億年前（地球形成後約6億年）にプレートテクトニクスが存在したことを示す鉱物が含まれていることが判明しました。 ^[27]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。^[28]ジルコンはオーストラリアの1つの地域に多く集まっているため、ジルコンから得られる冥王代の地質の直接的な証拠は限られています。^{[6] [29]}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。^{[6] [30]}

冥王代におけるマントル対流は、粘性が低かったため、活発だった可能性が高い。^[6]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。^[31]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。^{[6] [9] [29] [32]}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。^[33]

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、CO
₂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。^[34]

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。^[35]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。^{[8] Dhiume}らの研究は、冥王代末期には大陸地殻の面積は今日のわずか25%だったと予測している。^{[7] Korenaga}らのモデルは、大陸地殻が現在の体積まで成長したのは42億年から40億年前の間だったと予測している。^{[35] [36]}

冥王代に露出していた陸地の量は、大陸地殻の量に大まかに依存しているだけでなく、海面にも依存している。^[6]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あった。^{[37] [38]}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。^{[39] [40]}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。^[6]大陸は冥王代中期に出現し、冥王代の終わりまでに厚い海の下に消滅した可能性がある。^{[41]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。^[6]

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の合成と複製をサポートし、原始的な生命体の進化を促す可能性があることを示した。^[42] 加熱された空気と水の界面を含む多孔質の岩石システムでは、リボザイムが触媒す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が可能になり、活性リボザイムの合成、放出、折り畳みが可能になることが示された。 ^{[42]このような原始的なRNAシステムは、現存するコロナ}ウイルスのRNA複製中に発生するのと同様に、複製中にテンプレート鎖の切り替え（遺伝子組み換え）を行うことができた可能性もある。^[43] 2024年に発表された研究では、すべての生命の最後の共通祖先が冥王代、つまり409億年から433億年前に出現したと推測されている。^[44]

• 朝天（地質学）  - 冥王代として提案された時代
• かすかな若い太陽のパラドックス – 初期の地球の水に関するパラドックス
• 太陽系の形成と進化
• 冥王代ジルコン – 地球最古の地質時代から残っている最古の地殻物質
• 地球の歴史 - 地球の形成から現在までの発展 - 最初のセクションでは地球の形成について説明します
• 最も古い年代測定済みの岩石 – 冥王代から40億年以上前の岩石を含む
• 先カンブリア時代 – 46億～5億3900万年前の地球の歴史
• 自然史の年表

• ホプキンス、ミシェル; ハリソン、T .マーク; マニング、クレイグ E. (2008)。「4 Gyr を超えるジルコンから推定される低熱流量は冥王代プレート境界の相互作用を示唆する」。 ネイチャー。456 ( 7221): 493–496。Bibcode :2008Natur.456..493H。doi : 10.1038/nature07465。PMID 19037314。S2CID 4417456  。
• Wyche, S.; Nelson, DR; Riganti, A. (2004). 「西オーストラリア州サザンクロス花崗岩-緑色岩地帯の 4350-3130 Ma の砕屑性ジルコン: イルガーンクラトンの初期進化への影響」.オーストラリア地球科学ジャーナル. 51 (1): 31–45. Bibcode :2004AuJES..51...31W. doi :10.1046/j.1400-0952.2003.01042.x.
• Carley, Tamara L.; et al. (2014). 「アイスランドは冥王代に似たマグマではない: ジルコン記録からの証拠」。地球惑星科学レター。405 (1): 85–97。Bibcode :2014E& PSL.405 ...85C。doi :10.1016/ j.epsl.2014.08.015。
• Marchi, S.; et al. (2014). 「小惑星衝突による地球冥王代地殻の広範囲にわたる混合と埋没」。Nature . 511 ( 7511): 578–582. Bibcode :2014Natur.511..578M. doi :10.1038/nature13539. PMID  25079556. S2CID  205239647.

ウィキメディア・コモンズには Hadean に関連するメディアがあります。

• Peripatus.nz: 冥王時代の説明
• 冥王代（年代層序スケール）