プレートテクトニクスがなければ、地球には大陸も山脈も、そしておそらく生命さえも存在しなかったでしょう。新たな証拠は、この地質学的プロセスが少なくとも32億年前に始まったことを示唆しており、これは驚くほど古い起源です。
地質学者たちは、地球のプレート移動がいつ始まったのかを議論しています。推定値は40億年前から10億年前まで大きく異なりますが、概ね28億年前から始まったという見解で一致しています。
本日Science Advances誌に掲載された新たな研究によると、地表深部のプレートは32億年前からすでに移動していたことが示唆されています。オーストラリアの古代の岩石には、始生代（40億年前から25億年前）の横方向移動と相関関係にある可能性のある磁気痕跡が発見されました。
「基本的に、これは地球におけるプレートテクトニクスの記録を地球史のさらに遠い過去にまで遡らせる地質学的証拠の一つです」と、ハーバード大学古地磁気学研究所の地質学者で、本研究の共著者であるアレック・ブレナー氏はプレスリリースで述べた。「私たちが発見した証拠に基づくと、プレートテクトニクスは初期の地球で発生した可能性がはるかに高く、多くの人が考えているよりも地球が現在の地球にずっと似ていたことを示唆しています。」
プレートテクトニクスは地球にとって極めて重要な現象であり、大陸の誕生と形成、そして山脈などの地形の形成に大きく貢献しています。特に重要なのは、プレートテクトニクスが地表深くの岩石をかき混ぜ、隆起させて大気圏に露出させたことです。これが重要な化学反応を引き起こし、非常に長い時間スケールで地球の大気の安定化に貢献し、最終的に私たちが知る、そして愛する生命が居住可能な環境が生み出されました。
新たな研究のため、ブレナー氏らは西オーストラリアを訪れ、ピルバラ・クラトンから岩石を採取した。ピルバラ・クラトンは、長さ420キロメートル（260マイル）以上に及ぶ古代の安定した地殻の広がりである。ピルバラ・クラトンの岩石の中には35億年前のものが含まれ、地球上で最も古い地殻の一つとなっている。
研究チームは2017年、「ハニーイーター玄武岩」として知られる岩石群から235個のコアサンプルを採取しました。これらの火山岩の注目すべき点は、磁気配向性があることです。つまり、始生代に岩石が冷えて固まった際の地球の磁場の記録がそのまま残っているのです。
研究室では、これらの磁気特性と玄武岩の既知の年代を組み合わせ、数百万年にわたる岩石の移動を推測しました。研究者たちは、岩石が33億5000万年前から31億8000万年前の間、移動を続けていたこと、そして毎年約2.5センチメートル（0.98インチ）の速度で水平方向に移動していたことを実証しました。これは、論文で著者らが述べているように、「現代のプレートの速度に匹敵する」速度です。
プレートテクトニクスの始まりを検知する従来の手法では、岩石の位置を時間経過に沿って測定したり、岩石中の移動に一致する化学的特徴を特定したりする方法が用いられてきました。今回の論文では、古地磁気学的アプローチを用いて、地球におけるプレートテクトニクスの始まりを、地球形成後約13億年と推定しました。さらに、この論文は、地球の初期地殻の変化が、こうしたゆっくりとした着実な移動によるものだという主張を裏付けています。
ポツダム大学の地球力学教授、ステファン・ソボレフ氏は、新たな測定結果は「説得力がある」と述べた。ギズモードの取材に対し、ソボレフ氏は太古代の地球に関する新たなデータ、特に地球の初期の古地磁気史に関するデータに感謝し、「この点において素晴らしい研究だ」と語った。しかし、ソボレフ氏は、研究者たちが今日私たちが観測するような現代のプレートテクトニクスの存在を確認したとは考えていない。
「これは、32億年以上前に地球上で大規模な地殻変動が起きたことを示す最初の兆候です」と、今回の研究には関与していないソボレフ氏はギズモードへのメールで述べた。「このような変動は、ある種のプレートテクトニクス（必ずしも現代の地球規模のプレートテクトニクスとは限らない）と、プレートが横方向と下方向の両方に移動する大規模な沈み込みの兆候です」
ソボレフ氏は、著者らが特別な「地域型」のプレートテクトニクスを検出した可能性があると述べた。これは当時地球上のさまざまな場所に存在していた可能性があり、ソボレフ氏が共同執筆した最近のネイチャー論文によると、マントルプルームまたは隕石の衝突によって引き起こされた可能性がある。
「しかし、いかなるタイプのプレートテクトニクスも大規模な沈み込みを必要とするため、私にとってこの研究は、31億年以上前に地球上ですでに大規模な沈み込みがあったという新たな証拠を提供するものだ」とソボレフ氏は述べ、同時期に遡る他のクラトンでも「同様のデータが収集されれば素晴らしいだろう」と付け加えた。
もう一つの重要な注意点は、「真の極移動」と呼ばれる現象です。研究者たちは、観測された移動の原因としてこの現象を除外することができませんでした。真の極移動とは、惑星が自転軸に対して向きを変える現象です。これはプレートテクトニクスによって発生することもありますが、超巨大火山活動、巨大な氷床の融解、あるいは惑星の質量分布、ひいては自転軸に沿った回転方向を変化させる可能性のあるその他の要因によっても、地球の表面が移動することがあります。
「地球の過去1億年間における典型的な真の極移動の推定では、年間2.5センチメートルよりも速い動きが生み出されているが、始生代にこれがどのように機能していたかは分かっていない」とソボレフ氏は述べた。
https://gizmodo.com/world-s-oldest-known-impact-crater-confirmed-in-austral-1841130758
したがって、著者らは、真の極移動が彼らのデータを説明できるかもしれないが、観測された時間間隔を考慮すると、プレートテクトニクスの方がより適していると述べた。
今後、研究者たちはピルバラ・クラトンやその他の古代の岩石堆積物からさらに多くのサンプルを研究したいと考えている。
