古代マントル岩石が解き明かす、地球の原始状態を示す化学的痕跡

マサチューセッツ工科大学（MIT）とその共同研究者たちは、2025年10月14日、地球の激しい誕生過程が、これまで理論化されてきたほど絶対的なものではなかった可能性を示す、画期的な発見を発表しました。研究チームは、古代のマントル岩石内に、地球の最も初期の姿、すなわち「原始地球（proto-Earth）」の直接的な遺物と思われる化学的痕跡を詳細に特定しました。このブレイクスルーは、惑星形成期の激変によって地球の初期状態が完全に消滅したという長年の仮定に異議を唱え、世界の原始的な組成を理解するための前例のない窓を提供します。

調査チームは、グリーンランド、カナダ、ハワイの古代の地層から採取された深部地質標本に焦点を当てて分析を進めました。彼らの綿密な調査により、特徴的な化学マーカー、すなわちカリウム40同位体の顕著な不足が分離されました。この同位体比の不均衡は、現代のほとんどの地球物質に見られる予想される比率から大きく逸脱しており、これは惑星の主要な再形成イベント以前の物質が組み込まれていることを強く示唆しています。この知見を得るには、粉末状の岩石サンプルを酸に溶解させ、高感度質量分析計を用いて同位体比を測定するという、卓越した技術的熟練が必要とされました。

このカリウム40の不足が示すのは、月形成につながった巨大衝突イベントの後でさえ、地球の元の構成要素の微細な部分が、マントルの深部で保護され、存続することに成功したということです。この証拠は、巨大衝突の際に原始地球が完全に破壊されたとする支配的なモデルに真っ向から対立し、代わりに、基礎的な要素が宇宙の試練を生き延びたという、より微妙な歴史を示唆しています。この発見は、惑星降着のモデルや、太陽系の初期のダイナミクスを洗練させるための、極めて重要な実証データを提供します。

地球の激動の若年期に関するさらなる文脈は、関連する地球物理学的な研究からもたらされています。科学者たちは、太平洋とアフリカの深部に、大規模低速度領域（LLVPs）として知られる、巨大で密度の高い2つの異常領域を特定しています。これらは、初期地球との衝突が月を形成したと考えられている巨大天体テイア（Theia）の残骸であると仮説が立てられています。これらのLLVPsは地震波を遅らせる性質があり、今回の原始地球の発見を、地球・月システムを形作った宇宙衝突というより大きな物語の中に位置づけています。これとは別に、『Nature Communications』誌に発表された研究では、地球の核が約3.8%の炭素を保持しており、この成分が惑星の最深層の結晶化に大きく影響した可能性があることが確立されています。

これらの収束する一連の調査結果、すなわち、保存された原始地球の痕跡、LLVPs、そして核の組成は、地球の長く複雑な進化に対する理解を深めます。研究グループはすでに次の探査段階を計画しており、隠されたマントル堆積物を調査し、地球の並外れた宇宙起源を明らかにするため、様々な大陸の火山ホットスポットからサンプルを採取する意向です。この初期研究で採用された、高度な質量分析法を用いて微妙な同位体異常を正確に特定するという方法論の厳密さは、巨大衝突後の惑星降着に関する視点を根本的に変える、重要な成果を意味しています。