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恐竜を絶滅させた小惑星は地球を2年間暗闇に陥れた可能性がある

1月 10, 2024

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6,600万年前に巨大な小惑星が衝突した後、地震、津波、火災が消滅した後、地球が暗闇に包まれる中、地球に残った住民は命にしがみついて残されたであろうことが、新たな研究で明らかになった。

コンピュータモデルによると、この暗闇は驚異的な2年間続いたであろうが、その間は光合成は不可能で、気温は急降下し、食物連鎖の重要な循環が消滅して海洋生物は絶滅しただろう。

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これは、白亜紀から古第三紀のK-Pg絶滅の際に、なぜこれほど多くの生物が姿を消したのかを示唆するだけでなく、少数の生物がどのようにして生き残ったのかを説明する手がかりにもなる。

科学者らはこれまで、白亜紀の終わりに、現在のユカタン半島に大きな小惑星が衝突したのと同時に、非鳥類の恐竜を含む地球上の全種の４分の３以上が消滅したと推定していた。

この衝突は地震、津波、火山の噴火を引き起こした可能性があり、蒸発した岩石とすすが地表の上空に打ち上げられ、そこで小球体として知られる粒子に凝縮したと考えられている。これらの小球体が地球に落下すると、摩擦によって加熱され、地球の表面を焼き尽くす地球規模の火災が発生したと考えられます。

最新の研究では、この話が中断されたところから再開されています。

筆頭著者のチャールズ・バーディーン氏は「陸上の大型動物の多くは衝突直後の影響で絶滅した可能性があるが、海に生息していた動物や、地下に穴を掘ったり、一時的に水中に潜ることができた動物は生き残った可能性がある」と述べた。国立大気研究センター (NCAR) から。「私たちの研究は、初期の影響、つまり地震、津波、そして焼き討ちの後の話を取り上げています。私たちは、発生したと考えられるすすの量が長期的にどのような影響を与えるのか、そしてその結果が残された動物たちにどのような影響を与えるのかを調べたかったのです。」

過去の研究では、研究者らは岩石中の堆積物を測定することによって、絶滅事象の余波で世界的な山火事によって生成されるすすの量を推定してきた。バーディーン氏と同僚のロランド・ガルシア氏、アンドリュー・コンリー氏、コロラド大学ボルダー校のオーウェン・ブライアン・トゥーン氏は、代わりにNCARベースのコミュニティ地球システムモデル（CESM）を使用して、今後の地球の気候に対する煤の影響をシミュレーションした。

地球の表面への影響

研究者らは、衝突後に残った岩石の層で見つかった細かいすすの量の最新の推定値（150億トン）と、大小の量を使用して、多かれ少なかれ大規模な火災に対する気候の敏感さを定量化した。

彼らのシミュレーションでは、太陽によって加熱されたすすが最終的に障壁を形成し、太陽光の大部分が地表に到達するのを妨げました。「最初は月夜のように暗かったでしょう」とトゥーン氏は語った。

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この間、光合成が行われるのに十分な太陽光が1年半以上もなかったことになります。陸上の植物の大部分は火災で焼却され、生き残った植物は海洋の植物プランクトンと同様に、この過酷な状況で生き残るのに苦労しただろう。これらの小さな生物の損失は海中に波及し、最終的には多くの種類の海洋生物を壊滅させたでしょう。

このシミュレーションされた太陽光の損失は、さらに地表の平均気温の急激な低下をもたらし、陸上では 28 °C (50 °F)、海洋では 11 °C (20 °F) 低下したでしょう。さらに、これらの結果は、煤のレベルがより低く見積もられた場合（約 50 億トン）にも当てはまります。これらのレベルでは、少なくとも 1 年間は光合成が阻害されたと考えられます。

地球の大気への影響

地球の外では、地球の表面温度が低下する一方で、成層圏の上層部の大気は、すすが太陽からの光を吸収することで暖められたと考えられます。これらの高温によりオゾンが破壊され、大量の水蒸気が上層大気中に蓄積され、その水蒸気が成層圏で反応して水素化合物を生成し、破壊をさらに促進しました。オゾンが減少すると、すすが除去された後、有害な量の紫外線が地表に到達する可能性があります。

科学者たちが驚いたことに、この水蒸気は逆に大気からすすを除去することで状況を改善しました。すすが成層圏から沈殿し始めると、空気が冷え始めました。この冷却により、水蒸気が氷の粒子に凝縮し、さらに多くのすすが大気中から洗い流されました。このフィードバックループの結果、薄くなった煤の層はわずか数か月で消失しました。

「核の冬」シナリオ

ただし、これらの発見には限界があります。科学者らは、大気中への煤の大量注入が気候にどのような影響を与えるかについて、自分たちの研究が確固たる全体像を与えたと信じているが、シミュレーションは現代の地球のモデルで実行された。

このモデルは、大陸がわずかに異なる位置にあった白亜紀の地球の様子を正確に表しているわけではありません。 6,600 万年前の大気には、高濃度の二酸化炭素など、さまざまな濃度のガスが含まれていました。

さらに、シミュレーションでは、大気中の光を反射する硫酸塩エアロゾルの増加をもたらしたであろう、火山の噴火や小惑星衝突現場の地殻から放出された硫黄を考慮していなかった。

「小惑星の衝突は非常に大きな摂動であり、将来の気候シナリオをモデル化する際に通常は見られないものです」とバーディーン氏は述べた。「つまり、モデルはこれに対処するように設計されておらず、成層圏の 200 ℃以上の温暖化など、この現象の影響の一部に対処できるようにモデルを調整する必要がありました。」

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とはいえ、これらの発見は科学者が「核の冬」シナリオをモデル化する際に役立つ可能性がある。数百万年前の地球規模の山火事と同様、核兵器の爆発も同様に大量のすすを大気中に注入し、一時的な地球規模の寒冷化を引き起こす可能性がある。

「核戦争によって発生するすすの量は、K-Pg絶滅時に見られたものよりもはるかに少ないだろう」とバーディーン氏は述べた。「しかし、すすは依然として同様の方法で気候を変化させ、地表を冷却し、上層大気を加熱し、潜在的に壊滅的な影響を与える可能性があります。」

幅10kmの小惑星の衝突後に気候がどのように劇的に変化した可能性があるかについてのこれらの新しい詳細は、米国科学アカデミー紀要に掲載されました。この研究はNASAとコロラド大学ボルダー校の支援を受けて実施された。