地球46億年 気候大変動 炭素循環で読み解く、地球気候の過去・現在・未来
横山祐典(著)
/ブルーバックス
作品情報
地球46億年気候大変動の謎に迫る・地球を「生命の星」に変えた大酸化イベントはなぜ起きたのか? ・温室効果ガスは現在のなんと6倍! 白亜紀の超温暖化を引き起こした犯人は ・1000年以上、待機から二酸化炭素を隔離する驚異の熱塩循環とは ・最短で数年で10℃以上の寒冷化が起きた「意外な理由」 ・「温暖化が進めば、海面が10~60m上0m上昇」東京水没を示唆する最新シミュレーションの中身
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商品情報
- 著者
- 横山祐典
- ジャンル
- サイエンス・テクノロジー - 数学・物理学・化学
- 出版社
- 講談社
- 掲載誌・レーベル
- ブルーバックス
- 書籍発売日
- 2018.10.17
- Reader Store発売日
- 2018.10.17
- ファイルサイズ
- 37.7MB
- ページ数
- 336ページ
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この作品のレビュー
平均 4.4 (10件のレビュー)
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冷静な分析
SDG'sやカーボンニュートラルなどが大きな声で叫ばれている世の中で、情緒的で都合の良いまたびきデータで話をしているケースが大半である。そのような中で本書は冷静な分析をしている点に好感が持てる。特に同…位体元素による年代測定の開発の話はサスペンス調で興味をそそられた。過去の気温と二酸化炭素濃度のグラフのみを注視すると、二酸化炭素濃度の上昇は気温上昇の原因ではなく結果のようにも見えるがどうだろうか?続きを読む
投稿日:2022.09.25
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最新の研究結果が丁寧に説明されている。特に、新世代の気候変動のメカニズムが詳細にわかってきたと感じた。
大気中の酸素量は、25~20億年前の大酸化イベント(GOE)、7~5億年前の原生代後期酸化イベ…ント(NOE)で急上昇した。25億年前までには本格的なプレートテクトニクスが始まっており、相当大きな大陸地殻が形成されていたが、鉄やマグネシウム、還元態硫黄を多く含む苦鉄質岩(玄武岩)でできていたため、大気中の酸素濃度は上昇しなかった。25億年前に大規模なプレートの沈み込みによってマントルに大量の水が供給され、玄武岩質のマグマがケイ長質岩に置き換わったため、酸素が消費されなくなり、大気中の酸素濃度が増加した。23億年前には、紫外線によって起きる硫化鉱物に刻まれたMIFの痕跡が消えていることから、オゾン層が形成されるほど潤沢な酸素が存在していた。GOE後に酸素濃度は現在の1%となり、生物のエネルギー経路が発酵から酸素呼吸へと変わる転換点であり、真核生物の生存限界であるパスツールポイントに達した。
GOE終了後の10億年間は、大気中の二酸化炭素が少なかったために光合成の量や酸素濃度の上昇が妨げられた。プレートテクトニクスの進行によって陸地の周りに水深の浅い海域が広がり、光合成生物によってつくられた有機物が堆積し、それが酸化されることで二酸化炭素の供給能力が高まり、酸素の生成が向上してNOEとなった。
植物化石の気孔の密度等から推測される白亜紀の二酸化炭素濃度は1000~2400ppmで、平均気温は24~29℃だった。パプアニューギニア東方のオントンジャワ海台やカリブ海台、ケルゲレン海台、ヒクランギ海台、マニヒキ海台などは白亜紀に形成されたもので、白亜紀中期は地球史においてもまれにみるほどに火山活動が活発な時期だった。また、白亜紀の火山分布から海洋プレートの沈み込み帯が現在の2倍広がっており、海面水準が50m以上高く、浅い海や広大な低地にサンゴ礁が広がっていたため、炭酸カルシウムが大量に蓄積され、これが大量の二酸化炭素を生成していた可能性がある。
地表に雨が降り注ぐと二酸化炭素は水に溶け込み炭酸となる。弱酸性の水には岩石から陽イオンが溶け出し、河川を通じて海に流れ込む(風化)。海には、大気から二酸化炭素が溶け込んだ重炭酸イオンや炭酸イオンが存在している。海の炭酸イオンと河川から流れ込んだ陽イオンが結合して、炭酸塩鉱物が沈殿することにより、大気中の二酸化炭素が除去される。インド亜大陸とユーラシア大陸が衝突したことによって隆起したヒマラヤ・チベット山脈が、この風化作用を起こしたため地球が寒冷化した。ヒマラヤ・チベット山脈の形成に先立って二酸化炭素が減少しているのは、海洋地殻での造山活動によって形成されたカルシウムやマグネシウムに富んだオフィオライトの岩石帯をアフリカ大陸やインド亜大陸が隆起させて風化されたため(8000万年前と5000万年前)。
3400万年前に南極大陸に氷床が形成されたことについては様々な仮説があるが、オーシャン・ゲートウェイ仮説が有名。オーストラリアと南極大陸の間にタスマン海が形成されると、周南極海流(ACC)が形成され、それまで東オーストラリアを流れていた熱帯からの海流が南極大陸に届かなくなったため、南極の寒冷化を促進させた。南極大陸に氷床が形成されたことにより、海面水準は70m以上低下した。
炭素が深海に運ばれるメカニズムは3つある。大気の二酸化炭素は海水に溶けて炭酸などに変わり、海流によって深い海に運ばれる(溶解ポンプ)。植物プランクトンが光合成によって固定した二酸化炭素は、食物連鎖によって大型の生物に取り込まれた後、排泄物として沈降する。これはバクテリアによって分解されて無機炭素として放出されるが、深層海流によって平均1000年以上隔離される(有機物ポンプ)。二酸化炭素が海水に溶けた炭酸は、貝類やクリオネによって炭酸カルシウムの殻として取り込まれる(炭酸塩ポンプ)。
過去数十万年間の気候変動は、溶解ポンプだけでは説明できないため、有機物ポンプや炭酸塩ポンプの変化があったと考えられる。氷期の氷床コアの中に、気温に反比例する量の鉄分が含まれており、現在の大陸棚が陸地だった時に河川や風によって運ばれていたと考えられる(鉄仮説)。海面の低下によって大陸棚が陸地になったため、サンゴが死滅して二酸化炭素の排出量が減り、その結果として海の二酸化炭素の取り込み能力が高まった(サンゴ礁仮説)。激しい風によって陸地から削り取られた土砂が海域に飛来し、ケイ酸が補われたことによって植物プランクトンの光合成が活発になった(ケイ酸リーク仮説)。氷期の二酸化炭素の濃度の低下は、どの仮説も単独では説明できないため、複数のメカニズムが作用することで起こったと考えられるが、詳細なメカニズムについてはコンセンサスが得られていない。
アンドレ・ベルジェらのコンピューターシミュレーションでは、大気中の二酸化炭素濃度が400ppmを超えている現在の状況では、今後5万年間は間氷期が続くと予想されている。続きを読む投稿日:2022.10.04
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