数十億年前、グリーンランドの一部は溶岩の海でした。これは、現在見られる淡い青色の氷とは対照的です。研究者たちは今、ヌーク近郊の玄武岩の中に、あの湧き立つような原始地球の同位体組成を発見しました。
地球の歴史の初期には、巨大なマグマの海が存在していたことは広く認められています。これは惑星の初期進化における一般的な過程です。しかし、惑星の地殻変動により、当時の地球がどのような姿であったかを示す証拠はほとんど残っていません。
本日サイエンス・アドバンシズ誌に発表されたこの研究は、地球形成の最初の5億年間の地球マントルの要素を示す、37億年前の岩石の鉄とタングステン同位体のシグネチャーについて述べている。
「私を突き動かした根本的な疑問は、マグマオーシャン段階が地球の歴史にとって重要だったと考えるなら、なぜ地質学的証拠がないのか、ということです」と、ケンブリッジ大学の地質学者で論文の筆頭著者であるヘレン・ウィリアムズ氏はビデオ通話で語った。「実際に直接探してみたらどうなるでしょうか？」
地球は地質活動によって常に構造スレート層を浄化しているが、グリーンランドのこの場所は、このような巨大で燃え盛る海の存在を示す初めての場所だ。実際、イスアの研究場所は、数年前に地球最古の生命として知られるバクテリアの化石と思われるストロマトライトの存在が特定され話題を呼んだのと同じ露頭だ。しかし、岩石に記録されたマグマ活動は、そのような微生物が生息する何億年も前、地球と月が最近になって別々の天体になった頃に起こったとされる（実際、月を観察すればマグマオーシャンに関する情報を見つけやすい）。ウィリアムズ氏によると、マグマオーシャンが最終的に冷えた時、その深部成分の一部が地表から400マイル（約640キロメートル）以上の深部で非常に高い圧力を受けて結晶化したという。
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では、はるか昔に固まり冷えてできた古代のマグマの海をどうやって探し出すのでしょうか？それが形成された状況を示す地球化学的特徴を見つけ出すのです。
ウィリアムズ氏は、検出された同位体と高圧状態の指標との間に正の相関関係があり、研究チームはその結果に「大きな自信」を持てるようになったと述べた。
初期のマグマの状況（海洋性のものも含む）を示す他の地理的特徴を見つけるには、さらに多くの研究が必要となるでしょう。地球は、長い時間をかけて地殻変動によって自らの歴史を消去するという自然な性質を持っているため、理論上想定されるマグマオーシャンの正確な時期や、それが地球のどの程度の面積を覆っていたのかは不明です。
「地球内部がどれほど均一なのか、時間の経過とともにどのように変化してきたのか、そして異常領域がどのように形成されたのかは、これまで全く解明されていませんでした」と、マサチューセッツ工科大学の地質学者ステファニー・ブラウン・クライン氏はメールで述べた。クライン氏は今回の論文には関わっていない。「これまでの研究の多くは、異常領域の形成におけるプレートテクトニクスのプロセスに焦点を当ててきましたが、全てではありません。ですから、地球上で非常に初期に発生したと考えられるマグマオーシャンなど、他のプロセスの証拠を見つけようとする新たな研究を目にするのは、非常に楽しみです。」
将来的には、ハワイのプルーム玄武岩のような、ゆっくりと形成される他の岩石を調べる価値があるだろうとウィリアムズ氏は述べた。この痕跡はとっくに冷え切っていたが、地質学者たちは今、熱い何かを垣間見たのだ。
