海の形成と大気中の二酸化炭素の減少は、地球の歴史において密接に関わり、生命の進化に決定的な影響を与えた重要なプロセスだ。これらの出来事は、地球が誕生してから初期のおよそ45億年前から38億年前頃にかけて、特に活発に進行したと考えられている。
地球が誕生して間もない頃、その表面は非常に高温で、原始大気中に大量に存在した水蒸気は、気体のまま宇宙空間に散逸することなく地球の周囲に留まっていた。しかし、地球の表面が徐々に冷え始めると、原始大気中に大量に含まれていた水蒸気が凝結し始める。まるで巨大なスコールが何百万年も降り続くように、その水蒸気が雨となって地表に降り注ぎ、低地や窪地に溜まっていったのだ。こうして、現在の海が形成されたと考えられている。
この海の形成と並行して、大気中の二酸化炭素の減少が起こった。原始大気には現在の何百倍もの二酸化炭素が含まれていたと推測されているが、雨として降った水が地表の岩石と反応することで、二酸化炭素が水に溶け込み、化学的に岩石に取り込まれるプロセスが進行した。これを「炭酸塩の形成」と呼ぶ。具体的には、大気中の二酸化炭素が雨水に溶けて炭酸となり、これが地表のケイ酸塩岩と反応して、炭酸カルシウムのような炭酸塩鉱物として沈殿していったのだ。こうして、大量の二酸化炭素が海洋や堆積物の中に固定され、大気中から除去されていった。
さらに、海洋中で生命が誕生し、特に光合成を行う生物（シアノバクテリアなど）が出現すると、その活動によって水中の二酸化炭素が消費され、同時に酸素が大気中に放出され始めた。これにより、二酸化炭素の減少はさらに加速され、大気組成が現在の窒素・酸素主体へと大きく変化していったのだ。
このように、海の形成は単なる水域の出現ではなく、大気中の二酸化炭素を効率的に取り除き、地球の温室効果を調整し、生命が繁栄するための基盤を築いた、地球システムの根本的な変革だったと言える。
The formation of the oceans and the reduction of carbon dioxide in the atmosphere are crucial processes in Earth’s history that were closely intertwined and decisively influenced the evolution of life. These events are thought to have proceeded particularly actively from approximately 4.5 to 3.8 billion years ago, shortly after the Earth’s birth.
Shortly after the Earth’s birth, its surface was extremely hot, and large amounts of water vapor present in the primordial atmosphere remained around the Earth without dissipating into space in gaseous form. However, as the Earth’s surface gradually began to cool, the abundant water vapor in the primordial atmosphere started to condense. As if a giant downpour continued for millions of years, this water vapor fell to the surface as rain and accumulated in low-lying areas and depressions. This is how the oceans are believed to have formed.
In parallel with the formation of the oceans, a reduction of carbon dioxide in the atmosphere occurred. It is estimated that the primordial atmosphere contained hundreds of times more carbon dioxide than today. However, as rain fell and reacted with surface rocks, carbon dioxide dissolved into the water, and a process of its chemical incorporation into rocks began. This is called “carbonate formation.” Specifically, atmospheric carbon dioxide dissolved in rainwater to form carbonic acid, which then reacted with silicate rocks on the surface, precipitating as carbonate minerals like calcium carbonate. In this way, vast amounts of carbon dioxide were sequestered in the oceans and sediments, removed from the atmosphere.
Furthermore, when life originated in the oceans, particularly photosynthetic organisms (such as cyanobacteria) emerged, their activities consumed carbon dioxide from the water and simultaneously began releasing oxygen into the atmosphere. This further accelerated the reduction of carbon dioxide, leading to a significant change in atmospheric composition towards the current nitrogen and oxygen dominance.
Thus, the formation of the oceans was not merely the appearance of water bodies; it was a fundamental transformation of the Earth system that efficiently removed carbon dioxide from the atmosphere, regulated Earth’s greenhouse effect, and laid the foundation for life to flourish.
コメント