火山活動による地球寒冷化が恐竜の繁栄を導いた？三畳紀末の大量絶滅の実態を解明
5大大量絶滅の4回目にあたる約2億年前の三畳紀末の大量絶滅を境に、それまで繁栄していたワニの先祖の大型爬虫類が絶滅し、恐竜の多様化が始まりました（図1）。それまで小さく地味だった三畳紀の恐竜は三畳紀末の大量絶滅以後に急速に大型化して、ジュラ紀以降の繁栄につながりました。
この大量絶滅の原因は、超大陸パンゲアの分裂を引き起こした大規模火山活動であると考えられていました（図2）。しかし、火山活動がどのように環境変動を引き起こしたかは不明でした。
山口大学大学院創成科学研究科理学系学域地球科学分野の齊藤諒介助教、東北大学大学院理学研究科地学専攻の海保邦夫教授（現：東北大学名誉教授）、東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻の池田昌之准教授、高橋聡助教らの研究グループ（スウェーデン、米国などの研究者を含む）は、堆積岩の加熱実験を行い、比較的低い温度では二酸化硫黄が、高い温度では二酸化炭素がより多く放出されることを明らかにしました（図3）。さらに、大量絶滅を記録した地層から発見した加熱温度に制御されて生成する堆積有機分子の種類の変化から、火山活動が低温から高温へ移行したと推定しました。以上の結果から、三畳紀末の大量絶滅は次のプロセスで起きたことを提唱しました（図1）：
- 大規模火山活動のマグマが、比較的低温で堆積岩を加熱した結果、大量の二酸化硫黄が生成された。
- 二酸化硫黄が成層圏に入り、硫酸エアロゾルを形成した。
- 硫酸エアロゾルが太陽光を反射し、光合成阻害や地球寒冷化などにより生物の大量絶滅が起こった。
本研究の成果は、国際誌 「Earth and Planetary Science Letters」に掲載されるのに先立ち、1月12日付電子版に掲載されました。編集者により重要と判断され、特別早く出版されることになりました。
図1：三畳紀末大量絶滅の原因：地球寒冷化によりワニ系列の大型爬虫類は絶滅し、恐竜は生き延びて大型化し、生態系の頂点に君臨した。大規模火山地域は中央大西洋地域（図2）。（©️Kunio Kaiho）
図2：2億年前（大西洋が開く前）の古地理図と三畳紀末大量絶滅の原因の中央大西洋大規模火山地域、および研究地点（赤のバツ印）の場所（現在のオーストリアと英国）。
図3：加熱温度と発生ガスとコロネン指標の関係。加熱温度が発生するガスの種類と量を決め、それらが気候変動を決めることを示した図。ガス量は積算なので増加時に放出している。コロネン指標は加熱温度の指標。四角の点は石灰岩を加熱した場合、丸印の点は泥岩を加熱した場合。縦軸は相対量。（©️Kunio Kaiho ※転載不可）
発表のポイント
- 大規模火山活動による堆積岩の加熱温度の変化が気候変動に影響したことを明らかにした。
- 低温加熱による多量の二酸化硫黄ガス放出が、成層圏の硫酸エアロゾルを増加させ、太陽光を反射して、寒冷化を引き起こした。
- 寒冷化が三畳紀に繁栄したワニの先祖を絶滅させ、ジュラ紀以降の恐竜の大繁栄の引き金となった。
論文情報
- 雑誌名：Earth and Planetary Science Letters
- 論文タイトル：Volcanic temperature changes modulated volatile release and climate fluctuations at the end-Triassic mass extinction
- 著者：Kunio Kaihoa*, Daisuke Tanakaa, Sylvain Richozbb, David S. Jonesc, Ryosuke Saitod, Daichi Kameyamaa, Masayuki Ikedae, Satoshi Takahashie, Md. Aftabuzzamana, Megumu Fujibayashif （*責任著者, a東北大学, bLund大学[スウェーデン], cAmherst大学[米国],d山口大学, e東京大学, f秋田県立大学）
- URL：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117364