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Index  その一　その二　その三　その四

地球のはなし（その四）

23 地底からの手紙ダイヤモンド top

　私たちはふだん「あいつは岩石のようにかたい」とか「カチカチで鉱物みたいだ」なんていいますね。
　岩石と鉱物、どっちも世間一般には“石”で通用しますが、学問的にはきちんと区別しておかねばなりません。
　地殻とか岩圈、あるいは地球内部のマントルなどは、すべて岩石が集まってできています。
　ではその岩石はといえば、それは鉱物が集まってできているのです。
　たとえば建築物によく使われる花こう岩（みかげ石）という岩石は、白地に黒い斑点（はんてん）が入ったゴマシオ状の顔つきをしていますが、この白い部分は石英（せきえい）とか長石（ちょうせき）、黒い斑点は黒雲母（くろうんも）という鉱物です。
　ついでに、では鉱物は何からできているのでしょう。
　そう、いろいろな元素ですね。多くの鉱物では、いくつもの元素が複雑な化合物をつくっています。
　こうした関係は、ちょうど分子・原子・素粒子の関係に似ていますね。
　さあ、こんなことを頭において、鉱物についてのお話です。鉱物の種類は何千とあり、かたさもさまざまですが、一番かたくて宝石の王様でもあるものとなると、だれもがよく知っているダイヤモンドということになりますね（みんなが持っているかどうかは別問題！）。
　このダイヤモンド、実はもう一つの大事な特徴があるのです。それは純粋な炭素でできていることです。
　「えーっ」とおどろく人も多いでしょう。だって炭素といえば、普通は石炭とかススだとかを連想するはずですから。
　鉱物はいくつもの元素が複雑な化合物となっているものが多い、とさっきいいましたが、中にはこのように、単一の元素でできているものもあるのです。
　その代表的な例がダイヤモンドだったわけですが、実は炭素だけからなる鉱物はもう一つあるのです。
　それは、まっ黒い石墨（せきぼく）という鉱物（黒鉛（こくえん）ともいう）です。
　しかもこの石墨はとてもやわらかく、やわらかい鉱物の代表でもあります。
　どちらも炭素だけでできているということになると、石墨とダイヤモンドは親せきか兄弟みたいだと思うでしょう。
　いやいや、それ以上に親密な間がらだというべきです。
　こういう関係を少しむずかしい言葉で「同質異像」 * （どうしついぞう）とよびます。
 * 同質異像　化学組成が同じでありながら、結晶の構造や形が異なっている鉱物についていう。多形とも呼ばれる。
　　ダイヤモンドと石墨（いずれも炭素）、方解石とあられ石（いずれも炭酸カルシウム）など、いろいろな例がある。

　炭素は地上の普通の環境にある時は、真っ黒くてやわらかい性質をもっています。これが一般的な炭素の姿です。
　ところが、ひとたびものすごい高圧（五万〜十万気圧くらい）のもとにおかれると、がらりと姿を変えて、あの美しくて硬いダイヤモンドに変身してしまうのです。
　まるでジキルとバイトみたいです。
　どうしてそんなことが起こるのか、それは炭素原子のならび方や結びつきが大きく変化するためです（図1）。
　では、ダイヤモンドができるほどの高圧の場所はどこか、といえば、思いあたるところは地球の内部しかおりません。
　五万〜十万気圧もの圧力が生じているところは、地下百〜三百キロメートルくらいのマントルの中です。
　さあてそれなら、そんな深いところでできたはずのダイヤモンドを、なぜ私たちはいま手にとることができるのでしょうか。
　地球上のダイヤモンドの産地を調べてみると、多くは南アフリカや南アメリカ、シベリアなどにある、六億年以上前の古い岩石の地域です。
　ダイヤモンドは、このような場所にあるキンバレー岩というこい緑色の岩石に含まれています。
　キンバレー岩はまるでゴボウが畑に植えられているように、長い筒の形をして地下深くにのびています（図2）。
　おそらく大昔にマントルをつくる物質が、煙突のような通路を通って一気に噴き出し、その時マントルにあったダイヤモンドを一緒につれてきたと考えられるのです。
　マントルの岩石についてはまだわからないことがたくさんありますが、キッバレー岩やダイヤモンドは重要なヒントをもたらしてくれます。
　ダイヤモンドはまさに、地下からきた手紙だといえるでしょう。

24 地球の中はガスでいっぱい top

　火山の噴火や地震などの現象が起こるのは、地球が生きている証拠だとよくいわれますね。
　地球の内部はまだ充分に熱く、たくさんのエネルギーがたまっているために、それがいろいろな形で外にはき出されてくるわけです。
　でも火山活動や 地震が起こる仕組みについては、まだよくわからないことも多いのです。
　そんな中で、一つの注目すべき考えがあります。
　地球の内部にはメタンなどのガスがいっぱいあって、それらが噴き出してくるために地球の活動が起こるのだという、アメリカの天文学者トーマス・ゴールド * 博士たちの主張です。
 * トーマス・ゴールド（一九二〇〜）　オーストリア生まれのアメリカの天文学者。
　　電波天文学での活躍のほか、地球内の炭素や炭化水素の起源の研究で知られる。

　地球は、原始太陽系星雲の中で、塵が集積して微惑星をつくり、それらがさらに集まっていまのような大きさになったと前にいいました。
　この地球をつくった物質は、時々地球に落下する隕石（いんせき）と似たものだと考えられています。
　隕石にもいろいろな種類がありますが、一番多いのが地球上の岩石によく似た（といっても特有の性質をもっていますが）、コンドライト * とよばれる隕石です。
 * コンドライト　石質隕石の仲間で、コンドルールとよばれる直径一ミリメートル前後の球状の物質を含んでいる隕石のこと。
　　隕石の中で最も数が多い。

　ところがです。最近の研究によると、炭化水素の分子は、たとえ温度が高くても圧力が充分高ければ、非常に安定に存在できるのです。
　このことからすると、地球内部のマントルの中には、大量のメタンなどの炭化水素がとじこめられている可能性が出てきます。
　ゴールド博士は、このようなガスがマントルや地殻の割れ目を伝わって上昇してくることによって、火山や地震といったさまざまな地球の活動が起こるのだ、と説いています。
　確かに、ダイヤモンドを含んだキンバレー岩が、マントル中の百〜三百キロメートルもの深さからどのようにして噴き上げてきたのか、などということは、普通の火山活動では説明できません。
　高圧のガスがはげしい勢いでマントル物質を噴き上げた、とでも考えるのが一番都合よさそうです。
　また、地球内部の炭素や炭化水素の存在は、石油や天然ガスの成因とも関わってくるので、この点もこれからの大きな探求課題です。
　さて、地球内部のガスについてはもう一つ興味深い考えがあります。
　ロシアの地質学者Ａ・Ａ・マラークシェフ * 博士は、地球の鉄の核に大量の水素が含まれていると主張しています。
 * Ａ・Ａ・マラークシェフ（一九二五〜）　ロシアの地質学者・岩石学者。ロシア科学アカデミー会員。宇宙岩石学の開拓者。

　地球は誕生当時、原始太陽系星雲の分厚い水素ガスにつつまれていました。
　このため、地球の内部にはまだ大量の水素がとじこめられており、この水素の脱ガス作用が、地球のいろいろな活動の源になっているというのです。
　地球の核は、計算の結果によると純粋な鉄よりも密度が少し小さく、水素などが混じっていることが考えられます。
　核のような高温高圧の場所では、水素は鉄と化合して鉄水素化物ができることが理論的に知られており、このことは最近、実験でも証明されるようになっています。
　水素のような一番軽い元素が、こともあろうに地球の中心の核にあるなんて、意外や意外、びっくりしたでしょう。
　でもそこに自然界の面白さがあるのですね。

25 地球は膨張（ぼうちょう）してきたのか top

　宇宙が膨張しているということは、みなさんもどこかで聞いたり読んだりしたことがあるでしょう。
　私たちの宇宙は、約百五十億年の昔、針の頭ほどの火の玉が大爆発（ビッグバン）を起こし、ものすごい勢いで広がっていくうちにしだいに冷え、銀河や星が生まれてきた、と現代の宇宙論は説明しています。
　この膨張の中で太陽系も生まれ、地球上では生命が誕生してきたのです。

　ざっとこんなわけですが、地球膨張説が広く受け入れられる学説になっていくかどうか、多難な感じもします。
　しかし、はじめはばかげたように見えた学説も、そのうちくるっと変わって常識的な考えになっていった例は、科学の歴史にはいくらでもあるのです。
　これからの研究の発展に期待しましょう。
 * 万有引力定数　万有引力の法則に表れる定数で、重力定数ともいい、Ｇという記号を使います。
　　二つの物体（ともに一グラム）が一センチメートル離れているときにはたらく万有引力の値に相当します。
　　宇宙の膨張とともにこの定数がしだいに減っていくという考えを、二十世紀の中頃にイギリスの物理学者Ｐ・Ａ・Ｍ・ディラックがとなえました。

26 生命が変えてきた地球の大気 top

　宇宙空間から地球を見た宇宙飛行士たちは、口をそろえて地球の美しさをたたえます。
　それはまさに「宇宙のオアシス」とよぶにふさわしい魅惑的な姿です。
　地球が青くかがやくのは、ほどよいこさの大気 * と、表面の七割をこす海があるためです。
 * 空気と大気　本質的には同じことですが、地球や惑星をつつむ気体全体をいうときは大気、
　　その一部や身のまわりの大気をさすときは空気という言葉を使います。

　この大気と水があるからこそ、私たちは地球上で生きていけるわけですね。
　でも、地球の大気と海も、地球が誕生した時から、ずっと同じ姿だったわけではありません。
　大気と海にもそれぞれの歴史があるのです。それをさぐってみましょう。

　ついでに木星型惑星もみてみると、木星も土星も分厚い大気につつまれていますが、このほうはみんな水素（Ｈ2）が主成分ですから、これまた地球とは大きく異なります。
　こうしてみると、大気中に酸素をたくさん含んでいるのは、太陽系の中では地球だけということになるわけですが、実は地球が昔から、こんなに酸素の多い大気をもっていたわけではないのです。
　地球が誕生したころは、原始太陽系星雲の厚いガスにつつまれていました。
　このガスはおもに水素でしたから、地球も最初は分厚い水素ガスの大気をもっていたはずです（これを一次大気とよんでおきましょう）。
　でもこの大気は、原始太陽から吹き出す強い放射線や太陽風の影響で吹き払われ、地球は丸裸になってしまいます。
　そんな当時の地球には隕石（小惑星）や彗星がはげしく衝突し続けたでしょう。
　この衝突で発生した熱によって、地球の表層部はかなり熱くなったと考えられます。
　また地球の内部も、放射性元素の出す熱でだんだん熱くなってきました。
　さあこうなると、岩石に含まれていた揮発成分は地表に脱け出してきます。
　その多くは、水蒸気や二酸化炭素、窒素などだったと考えられます。
　こうして初期の地球は、ふたたび大気でつつまれることになりました。
　一般に地球の原始大気とよばれているのは、このような内部からの脱ガスによって生まれた大気（いわば二次大気）のことです。
　もし脱ガスで生まれたこの原始大気がそのまま居座り続けたら、地球は大量の二酸化炭素を含む大気による温室効果のおかげで、金星みたいに無い世界になってしまったでしょう。
　しかし幸いなことに、地球には海ができました。大気中の二酸化炭素は海水に溶けこんで、だんだん少なくなっていきました。

27 海の水はいつから塩からくなった？ top

　やがて地球の表面が冷えてくると、水蒸気は液体の水となって地表のへこみにたまるようになります。
　海のできはじめです。
　この時、塩酸ガスは水に溶けやすいので、最初の海水はこい塩酸水になっただろうと推定されるのです（なんとショッキングな！）。

　ところが海水がしだいに中和されてくると、二酸化炭素はよろこび勇んで海水に溶けこむようになったのです。
　No27で二酸化炭素が減ったとあっさり片付けてしまいましたが、そのわけをくわしくいえばこういうことだったんですね。
　いま私たちが海水浴のときなど、がふっと飲みこんで「あっ、塩からい！」なんてさけぶ海水にも、こんなおいたちのドラマがあったのです。
　さて、海水がいまの組成に近くなったのは、うんと早い時期（おそらく四十億年ほども前）のことだっただろうとみられています。
　ドラマは地球の原始時代に早々と終わってしまったのでした。
　それというのも最古の生物の化石と思われるものが、三十五億年くらい前の海の地層から発見されているのですから。
　いくらなんでも、こい塩酸水の海の中では、生物は誕生できなかったでしょう。

28 生物の大量絶滅と大衝突 top

　六千五百万年前の白亜紀（はくあき）の終わりに、小惑星や彗星の大衝突が起こり、この時まい上がった大量の塵のために地球の気候が寒冷になって、恐竜などが絶滅した――ざっとこんなシナリオの説が広まっています。
　この考えがどこまで本当かは、いまもいろいろな議論があって、確かにそうだといい切ることはまだできないように思います。
　けれども、近年メキシコのユカタン半島で発見された、直径二百キロメートルもある巨大な隕石孔「チクシュルーブ・クレーター」が、六千五百万年前に形成されたことがわかってきましたので、この時期に破壊的な大衝突が起こったこと自体は、うたがう余地のないものとなりました。
　はたして大衝突と生物の絶滅とは、どこまで結びついているのでしょうか。

　さあ、このような大量絶滅がどうして起こったのでしょうか。
　地質学者や生物学者の多くは、気候の変動やさまざまな環境変化、生物の生存競争や遺伝的な変異、などといったことを考えてきましたが、問題はなかなか複雑で、本当の原因はよくわかっていないのが現状です。
　そんな矢先、小惑星や彗星の衝突が原因ではないかととなえる人たちが出てきたのです。
　現在、地球上には百六十ほどの衝突クレーター（隕石孔）が知られており、その中には岩石の年齢測定によって、クレーターのできた年代がわかっているものもいくつかあります。
　そこで、クレーターの年代と絶滅事件の関わりを調べたアメリカの科学者Ｍ・Ｒ・ランピーノ博士たちは、次のようにのべました。

　この考え、生物の大量絶滅を宇宙的なサイクルと結びつけて説明しようとするところなど、なかなか面白いと思います。
　ただ私などは、地球上の生物絶滅の原因をすべて衝突のせいにしてしまうのは、ちょっと行き過ぎではないかと感じています。
　生物の進化とか絶滅の問題というのは、そう単純なものではないと思うからです。
　ともあれこの大間題について、多くの人の間で議論がわきあがることを期待したいものです。

29 火星生命から地球生命を考える top

　一九九六年八月六日、アメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ＝ナサ）は、火星起源の隕石から原始生命の痕跡と思われるものを発見したと大々的に発表して、世界中の人々をおどろかせました。
　この発表以来、多くの人の関心が火星に向けられることになったのですが、火星生命の問題は、火星という一惑星にだけ関係するものではありません。
　それは地球上の生命の起源の問題、ひいては宇宙生命の問題にまで関わってくるのです。
　ではそれは具体的にどういうことなのかを考えてみましょう。
　まず、例の火星隕石とは、大昔火星に小惑星などが衝突した時、火星表面の岩石が宇宙にまではじきとばされ、それがのちに地球に落ちてきたものです。

　では火星から来たことがどうしてわかったかというと、その決定的な証拠は、この隕石にとじこめられていた気体の組成が、バイキンダ探査機の明らかにした火星大気の組成とピタリ一致したことです。
　さて、問題の生命の痕跡（？）が見つかった火星隕石は、一九八四年に南極大陸で発見されたＡＬＨ84001という、重さ一・九キログラムのジャガイモ大の隕石でした。
　この中からはいろいろな炭酸塩鉱物 * が見つかりましたが（図1）、そのほかに多環（たかん）式芳香（ほうこう）族炭化水素 * (ＰＡＨ）とか、磁鉄鉱や硫化鉄などの小さな結晶も含まれていました。
 * 炭酸塩鉱物　カルシウムにとむ鉱物が、二酸化炭素を溶かしこんだ水の中で分解して、二次的にできた鉱物。
 * 多環式芳香族炭化水素（ＰＡＨ）ベンゼン（Ｃ6Ｈ6）などの芳香族とよばれる炭化水素が、環のようにつながってできた有機化合物のグループのこと。
　これらは、地球上のバクテリア類がつくり出す物質ととてもよく似ているのですが、生物のいない環境でもできるので、これだけでは生命が存在した証拠とはいえません。
　しかし、電子顕微鏡による観察の結果、これぞ微生物の化石ではないかと思われるものが見つかったのです（図2）。
　この微小なイモムシみたいなものは、地球上の太古の岩石から発見されるバクテリアの化石にとてもよく似ています。
　そこで科学者たちは、これこそ火星の原始生命の痕跡ではないかと考えたのでした。
　この発見と解釈をめぐっては、いまもいろいろな分野の科学者の間で議論が続いており、はっきりした結論が出るにはまだかなりの時間がかかりそうです。
　それに何よりも、火星の岩石や土の実物を持ち帰って直接調べる必要があります。
　ところで、火星では本当に生命が発生しえたのでしょうか。現在の火星は寒くて大気もうすく、液体の水もありません。
　こんな環境では、生命の誕生は考えにくいことは確かですね。
　けれども、大昔の火星はいまとはちがって、大気もこく、液体の水がかなり存在したことが確実になってきました。
　生命の発生と生存にとって、液体の水は必要欠くべからざるものですから、大昔に火星で生命が発生したとしても、けっしてふしぎなことではないと考えられます。
　さらに、火星で生命が発生したかどうかは、地球上の生命の始まりの問題とも大きく関係してきます。
　これまで、地球の生命は地球上で発生し進化してきたと、多くの人が考えてきました。
　ロシアのＡ・Ｉ・オパーリン * の説で代表されるように、原始地球上でメタンのような簡単な有機物からたんぱく質や核酸ができ、それが原始細胞のようなものに進化していったという考えです。
 * Ａ・Ｉ・オパーリン（一八九四〜一九八〇）　ロシアの生化学者。地球上の生命の起源について、初の科学的学説を提唱したことで有名。

　でも、このようなすじみちが地球上だけで起こった、と考えなければならない理由もあまりなさそうなのです。
　最近の探査で、生命の基本物質である有機物は、宇宙のあちこちに存在することがわかってきました。
　炭素質コンドライトという隕石や、美しい尾をなびかせる彗星、木星や土星の衛星、太陽系のはてにたくさんある氷天体などなど。
　また、太陽系の外のはるか遠方にある冷たいガス星雲にも、です。
　こんなわけで、宇宙のどこかに地球とよく似た条件をそなえた星があれば、生命が誕生する機会は大いにあったかもしれないのです。
　地球生命の起源の問題も、いまや宇宙的な視野で考えなければならなくなってきたといえるでしょう。