『生物 大量絶滅』
第５回
5回目の大量絶滅
（白亜紀末）
（6600万年前）
＜白亜紀＞（1億4500万年前～6600万年前）
白亜紀の終わりにかけて、パンゲア大陸は完全に分裂し、現在の大陸とほぼ同じ位置になりました。白亜紀は、長期にわたり温暖で湿潤な気候が続いていました。低緯度地域で32℃、中緯度地域で26℃と現在より高い海水温で安定していました。
パンゲア大陸の分裂が一層進み、これによって地理的な隔離が起きたため多種多様な進化を遂げました。
地上の動物は、恐竜やワニなどの爬虫類が支配的地位を占め、ジュラ紀に続いて全盛期でした。
哺乳類は、この時代に形態を大きく進化させ胎生（下図）を持つようになり、有袋類及び有胎盤類への分化を遂げました。
ジュラ紀に恐竜から分岐した鳥類では、この時代に現生鳥類の直系の真鳥類が出現しています。しかし、大勢を占めたのは、古鳥類であり孔子鳥、エナンティオルニス類（下図）などが繁栄しました。
エナンティオルニス
海ではアンモナイト（下図）、イノセラムス（二枚貝）（下図）などが最も栄えましたが，白亜紀を最後に絶滅しました。
アンモナイトとイノセラムス
ジュラ紀中期に誕生した浮遊性有孔虫、及びココリスなどの石灰質の「ナンノプランクトン」（下図）は、この時期に生息域を大きく拡大させ、その遺骸はとてつもなく長い時間をかけて、ゆっくりと大量に海底に降り積もり白い地層となりました。これが白亜紀の名称の由来となります。
ナノプランクトン
植物は、主流であった原始的な裸子植物やシダなどが減少し、被子植物（下図）が出現し主流となって進化し繁栄を遂げました。スギなどの針葉樹は現代と同じ形まで進化しました。
初期の被子植物
＜白亜紀K-Pg境界 5回目大量絶滅事変＞
精密な年代測定方法によって衝突時期が6604万年前（誤差は前後3万年）だったと特定されたといわれています。
5回目の大量絶滅は、規模としてはペルム紀末期の3回目の大絶滅に次ぐ大量絶滅でした。
白亜紀（独: Kreide）と新生代（英: Paleogene）の境目であることから、K-Pg境界と呼ばれています。6550万年前の白亜紀と新生代古第三紀の境目を指します。
メキシコのユカタン半島チクシュルーブ（Chicxulub）（下図）に巨大隕石（直径180km：四国ほどの大きさ）（下図）が落下したことが確認されています。
チクシュループに落下した隕石惑星の一部
衝突の衝撃で想像を絶するような大地震が起き、衝突による噴煙とそれに続いて大量に降り注いだ高温の破片によって山火事が発生し、衝突地点から数百〜数千km離れた場所まで燃え広がりました。
米国テキサス州に残された火山豆石を化学的に分析した結果、温度が155℃まで急上昇していました。衝突による壊滅的な被害は、わずか数分以内に1,600km以上先まで及んでいました。
次に高さ300mの津波が発生し、北米の海岸でも高さ50m以上の津波となりました。
小惑星はあまりに勢いよく衝突したため、その真下にあった炭酸塩岩の厚い層は一瞬にして蒸発し、超高温のガス状の噴煙が大量の粉塵とともに舞い上がりました。巻き起こった粉塵は、その後100年間地球全体を覆い太陽光を遮断しました。その結果、気温が約30度も低下し大半の動植物、特に恐竜が絶滅したと考えられています。植物は光合成が出来ず食物連鎖が崩れました。「衝突の冬」と呼ばれています。
天体衝突や火山の大噴火が起こると一時的に寒冷化が進み、その後大量に放出された温室効果ガスにより温暖化が進行します。
＜生物の大量絶滅＞
一説には白亜紀末期には気温が徐々に低下し始めており、隕石落下前の地層から発見される化石では、大型恐竜やアンモナイト類の種の数が減少していたということです。
陸上生物の約50%、海洋生物の約75%、生物全体で約70%が絶滅しました。
種のレベルで最大約75%の生物が、また個体の数では99%以上が死滅した。
白亜紀の大量絶滅では、生物の生存に大きな差が生まれていました。
●陸上
恐竜は絶滅し、哺乳類は生き残りその後繁栄しました。
哺乳類・爬虫類・鳥類の多くが絶滅し、特に2億年近く長い間隆盛を誇った恐竜は（現生種につながる真鳥類を除いて）全てが絶滅しました。
近年、南半球で恐竜が生き残っていた形跡が認められました。（後述）
哺乳類の被害は比較的軽微でしたが、それでも少なくとも種の35%が絶滅した。特に全長が1m以上の大型の種はほぼすべて絶滅した可能性が高く、15～20cm程度で昆虫やミミズ、種子を主食にした雑食の種は被害が少なかった。
さらに両生類・昆虫類・恐竜以外の爬虫類（トカゲ類・カメ類・ワニ類・ヘビ類）などの被害も軽微だったが、今なお理由は不明である。
北アメリカの植物種の79%が絶滅しました。
K-Pg境界直後の陸上植物の特徴としてシダ類の異常な繁茂があげられます。白亜紀のシダ胞子の比率は約25%だったのが、K-Pg境界直後では96～99%となっていました。K-Pg境界事件の直後に広がった荒地をシダ類が覆ったと想定されています。シダ類が優占した期間は短く、次に荒地に適性のある被子植物が繁茂し始めましたが、植物多様性の回復は遅れ、最終的に白亜紀レベルの多様性まで回復したのは150万年後でした。
●海洋
カメ、カンプソサウルス類以外の全ての海棲爬虫類（魚竜、首長竜、モササウルス類）は絶滅しましたが、淡水に生息していた生物は影響が少なかったのです。海洋環境では約半分の生物種が絶滅したのに対して、淡水では絶滅率がわずか10～20％程度でした。
海中では海の食物連鎖の基本となるプランクトン類の85%が絶滅し、そのためアンモナイト類などの中型生物が多数絶滅し、中型生物を捕食する大型生物のほとんどが絶滅した。
アンモナイト（下図）はシルル紀末期（もしくはデボン紀中期）にあらわれ、3度の大量絶滅を乗り越え白亜紀に再び繁栄し3億5000万年も生存しましたが、白亜紀末で絶滅しました。
アンモナイト
＜大量絶滅の原因＞
他の大量絶滅と違い、K-Pg境界の大量絶滅の原因はほぼ確定しています。
メキシコのユカタン半島チクシュルーブに巨大隕石が落下したことが原因でした。
その結果、気温も低下し大半の動植物、特に恐竜が絶滅したと考えられています。植物は光合成が出来ず食物連鎖が崩れました。天体衝突や火山の大噴火が起こると、一時的に寒冷化が進み、その後大量に放出された温室効果ガスにより温暖化が進行します。
隕石が落ちる前と後の地層の境目であるK-Pg(K-P)境界線（下図）には、宇宙から来たイリジウムIrが記録されています。地球の地殻やマントルには，イリジウムはほとんど含まれていません。堆積物中に微量に見つかるイリジウムは，基本的に宇宙塵などの地球外起源物質です。このイリジウムが世界中のK-Pg境界層から大量に見つかったのです。そのイリジウムの濃集は世界中に広がっており，総量を推計すると直径10 kmもの巨大隕石が持ち込むイリジウム量に相当することもわかりました。さらにチクシュルーブ・クレーターで掘削調査をしたところ、イリジウムをはじめとする元素の異常が確認され、世界各地のイリジウム層と結びつけられることになりました。
中央の白い粘土層は上下の白亜紀・新生代第三紀に比べて千倍のイリジウムを含んでいました。
この時代の地層に、炭化水素の「コロネン」（下図）という物質が多く含まれていることがわかりました。コロネンは炭化水素で有機物の燃焼で出来る際、森林火災を上回る1,200度以上の高温を必要とします。具体的には高温のマグマか、天体の衝突による場合です。まとまった量のコロネンは大量絶滅が起きた年代の地層でしか見つかっていません。
隕石衝突が主原因だったのは確定していますが、このころ、インドのデカン高原にある広大なデカン・トラップ（Deccan Trap）（下図）を形成した火山活動が、地球環境に一層の負荷をかけた可能性も指摘されています。その活動は、6800万年前から6000万年前の間に何回かの噴火があり、80万㎦以上の溶岩が流出しました。現在の面積は50㎢で2,000m以上の厚さを有する洪水玄武岩の何枚もの層から成り立っています。デカン・トラップの浸食と大陸移動により減少する前の面積は、150万㎢におよんだと推定されています。
（隕石衝突前にデカントラップは噴火説）
●「小惑星衝突の数十万年前、温度が上昇し始めていたことを突き止めた。この温暖化はインドのデカン・トラップで噴火が起きた時期と一致する。つまり、小惑星が衝突した時期よりずいぶん前に、膨大な量の二酸化炭素が放出された可能性が高いということだ。古代の堆積物に含まれていた化石の多くが、このときの温暖化と同時期に姿を消していたのだ。この地域での絶滅の3分の2が、火山の噴火後、小惑星が衝突する前に起きていた。」
●「白亜紀末に該当するデカン洪水溶岩の年代について「6660万年前、誤差プラスマイナス30万年」と推定した。この年代値はイリジウムの濃集した堆積層よりも明らかに古く、隕石衝突に先行して噴火が起こったとしている。また火山由来のイリジウムの場合は同時にニッケルとクロムの濃度増加を伴うが、K-Pg境界層からはイリジウム以外の元素の濃集は確認されていない。」
（隕石衝突でデカントラップ溶岩流出説）
●「6604万年前に超巨大隕石が衝突し粉塵などが大気に広がったのと時期を同じくして、6604万年前（誤差は後5万年）にデカントラップからの溶岩流出量が増加しているのが確認された。溶岩流出は隕石衝突で誘発されたものであり、この二つの事象が同時に作用して大絶滅が引き起こされたと考えられる。」
＜大量絶滅後＞
哺乳類が隕石衝突を生き延びた理由については、確かなことはわかっていませんが、「その小さな身体が大災害を生き延びる上で有利に働いた」ということは研究者たちの共通の認識です。
また、絶滅事件に先駆けて有蹄類は多様化を進めたためと言われますが、、絶滅事件そのものとの関連性は不明です。
・当時の哺乳類は身体が小さいので、地下の穴に隠れたり小回りが利いたりした。
・当時の哺乳類の食べ物はほとんどが昆虫食だったので少ないエネルギーで活動でき、昆虫も災害の影響をそれほど受けていなかった。
・哺乳類の繁殖のサイクルは早いため、環境の変化に素早く適応できた。
・哺乳類は胎盤を進化させて十分に成長した子供を産んだため、か弱い存在である子供を生存させることができた。
隕石衝突から数万年後の地層からいくつかの恐竜の化石が発見され、恐竜はしばらくの間は生き残っていたらしいのです。研究者によっては隕石衝突後から数万年〜十万年単位で生きていたのではないかと考える人もいます。
近年、南半球の超巨大大陸「ゴンドワナ（南極、オーストラリア、南米）」では恐竜が生き残った形跡が認められました。隕石衝突が、北半球で起こったため、南半球ではその衝撃が少なかったためといわれています。（下図）
また、「隕石衝突の時期が、北半球の春ごろだった」という研究成果もあり、とすると南半球の動物たちは秋から冬にかけて活動を控えていたと考えられ、大災害の初期にはわずかに有利だった可能性がありました。
プエルタサウルスvs.マイプ
同じ爬虫類でもワニ・カメ・トカゲ・鳥類は生き残りました。
ディマトリマ（下図）は、5600～4500万年前に生息した「恐鳥類」とよばれた鳥類です。
体長2m、体重200kgで、鋭い嘴と数本の爪、強靭な足を備えていました。
羽は退化して大空を飛べませんでした。肉食とも草食ともいわれています。
ディマトリマ
絶滅は、原因がどのようなものであれ、生物の進化にとっては非常に大きな影響を与えるもので
あり、一面では「絶滅は進化の原動力である」とも言えます。
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＜隕石衝突 瞬間＞
直径10～15kmの小惑星隕石が、7万200km/時（20km/秒）の速さで地球に向かっていた。ほんの束の間、太陽よりもはるかに大きくてまぶしい火の玉が空を横切った。
宇宙から落下してくる隕石は、大気圏で表面温度が1万度近くまで熱せられる。 高速の隕石は高度11kmより下の対流圏を1秒以下で通り過ぎるので非常に大きな衝撃波を伴う。
隕石の衝突では、隕石の持つ運動エネルギーが衝突時に解放され、半径1,500kmの範囲を燃え上がらせた。地面に衝突して爆発した隕石は、全量が飛散し衝突地点の岩石も衝撃のエネルギーで蒸発・溶解・粉砕された。運動エネルギーは隕石の質量に比例し、速度の二乗に比例する。隕石の落下速度は少なくとも15km/秒、時には50km/秒を超える。これを時速に換算すると最も遅い隕石でも5万4,000km/時で、その落下速度はジェット旅客機の巡航速度（900km/時）の60倍に相当する。
チクシュルーブ・クレーターを形成した衝突エネルギーは、1.3×1024 J～5.8×1025 J、又はTNT換算3×108㍌～109㍌と計算されているが、この量は冷戦時代にアメリカとソ連が持っていた核弾頭すべての爆発エネルギー104㍌の1万倍以上に相当する。
小惑星は推定でTNT火薬100兆㌧分を超える規模の爆発を起こして地球に激突した。
地上に衝突した直径10～15kmの隕石は、地殻に数十kmもぐりこみながら運動エネルギーを解放して爆発した。その結果、直径185km以上のクレーターを作り出し大量の岩を蒸発させた。
小惑星の衝突によって海底は大きく削られ、岩や水は一瞬のうちに蒸発した。クレーター内部の衝撃波の波紋で固い岩は液体のように流れてそびえ立つ隆起を形成し、それが外側に崩壊することでピークリングができあがった。わずか数十分後、さまざまなものが混ざり合った岩屑（がんせつ）がピークリングの上に積み上がり40ｍ近い厚みの層となった。これらの物質には溶けた岩石層も含まれていた。
宇宙から飛んできた小惑星が、チクシュルーブの炭化水素（石油や天然ガスの主成分）を豊富に含む堆積岩層に衝突して燃え、15億㌧の煤（すす）が大気中にまき散らされた。
隕石爆発のエネルギーで衝突地点周辺の石灰岩を含む地殻が蒸発や飛散によって消失し、深さ40km、半径70～80kmのトランジェント・クレーター（おわん型のクレーター）ができた。このときクレーター部分とその周辺の海水も同時に蒸発・飛散して無くなっている。
トランジェント・クレーターでは、隕石質量の2倍に相当する岩石が蒸発（ガス化）し、隕石質量の15倍の融解した岩石と隕石質量の300倍に達する粉砕された岩石が飛び散った。そして3,250億㌧の硫黄が放出された。蒸発した岩石には石灰岩（CaCO3）や石膏（CaSO4）が含まれており、これが大気中で分解して大量の二酸化炭素（CO2）と二酸化硫黄（SO2）が発生した。
＜隕石衝突 直後＞
衝突で放出された二酸化硫黄は数日以内に空中で酸化して硫酸となって酸性雨を全地球的に降らせ、その結果深刻な海洋酸性化が起こった。さらに一部は硫酸エアロゾルとなって空中にとどまって日光を遮（さえぎ）り、長年におよぶ地球寒冷化を引き起こした。
融解した岩石は、空中で冷えて凝固しガラス状のマイクロテクタイトになった。衝突地点から吹き上がった高温の噴出物は、クレーター周辺に落下して森林に火事を起こし大量の煤（すす）を発生させた。衝突地点から放出された大量の塵や大規模火災による煤は空中に舞い上がり、大気中の低いところを漂っていた煤はまもなく雨に洗い流されたが、3億5000万㌧は高層大気中を循環しつづけ日光を遮（さえぎ）った。
衝撃から8分が過ぎると、地表から噴出物が流れ出し、焼けた大地を熱い砂と灰で覆い尽くしていった。衝突点に近い場所では、地面は厚さ数百〜千mを超える岩屑（がんせつ）の下に埋まった。
およそ45分後、一陣の風がおよそ時速965kmで岩屑を撒き散らしながら吹き抜け、立っているもの全てをなぎ倒した。同時に、低空飛行のジェット機が放つ轟音（ごうおん）のような100㏈（デシベル）の爆発音がやってきた。
浅海に開いた巨大なクレーターに向かって猛スピードで戻ってきた海水が、溶けた岩石の間に入り込み、今度は水蒸気爆発を起こした。ここでまた、多くの岩屑（がんせつ）が舞い上がった。岩石は徐々に海底に沈殿していき、さらに大量の岩屑が分厚く積み上がった。衝突後わずか1日で堆積した新たな物質は130mに達した。
＜爆心地から離れた場所では＞
衝突地点から比較的 “近い” 1,000km以内にいた生物は、即死するか数秒以内に火球によって死んでしまっただろう。小惑星の衝突を目撃できる場所にいたなら、やはり死は免れなかっただろう。
衝突の9秒後、それを観察できる距離にいた者は熱放射によってあっという間に焼かれただろう。木や草は自然発火し、周辺にいるすべての生物は一瞬にして全身にひどいやけどを負った。
火の後には洪水がやって来た。浅海に空いた巨大なクレーターに向かって海水が押し寄せるため、周辺海域では巨大な引き波が起こった。勢いよく押し寄せる海水はクレーターが一杯になっても止まらず、巨大な海水の盛り上がりをつくった後、再び押し波となって周辺へ流れ出し全世界へ広がった。衝突の衝撃は、地形によっては最大300mの巨大な津波を引き起こした。
衝突によって空高く舞い上げられた岩屑（がんせつ）は、猛スピードで世界各地に落下し、衝突ゾーンから遠く離れた場所でも火事を発生させた。
爆発の直接的な影響が及ばない遠い場所では、空は暗さを増し衝突によって巻き上げられた岩屑（がんせつ）が流星のように地球に降り注いだ。 岩屑は低高度から大気圏に再突入し、ゆっくりとした速度で赤外線を放射しながら落ちてきた。おそらくは赤っぽく光る光景だっただろう。赤い光が消えた後には、地球をめぐる灰と岩屑（がんせつ）が日の光を遮り空は暗くなった。最初の数時間は真っ暗闇（くらやみ）に近い状態だったかもしれないが、その後はすぐに空は明るくなっていった。それから数週間、数カ月、あるいは数年の間はどんよりとした曇りの日のような状態が続いた。砂塵の雲によって空が薄暗くなったということは、植物の光合成が劇的に減少したことを意味する。煤や灰が大気中から洗い流されるまでには何カ月という時がかかり、酸性の泥のような雨が地球に降り注いだ。大規模な火事は大量の毒素を生み出し、地球の生態系を保護するオゾン層を一時的に破壊した。
さらには衝撃それ自体による「カーボンフットプリント（炭素排出量）」の影響もあった。小惑星の衝突により10兆㌧の二酸化炭素と1000億㌧の一酸化炭素、さらには1000億㌧のメタンが一気に放出された。その結果、小惑星の衝突直後、地球は寒冷化の「核の冬」に続き激しい温暖化という強烈なワンツーパンチに見舞われた。
＜隕石衝突後の状況＞
隕石衝突で大気中に巻き上げられた塵や煤（すす）は、比較的大きなサイズのものは対流圏（高度11,000mまで）まで上昇し、数か月後には地上に落下するが、1000分の1mm以下の小さなサイズのものはその上の成層圏や中間圏まで上昇し、数年から10年間とどまる。これらは太陽光線に対して不透明であり、隕石落下の直後には地上に届く太陽光の量を通常の100万分の1以下に減少させた。この極端な暗闇は対流圏に大量に噴き上げられた煤（すす）や塵が地上に落下するまで数か月続くが、その期間気温が著しく低下し、光不足で植物は光合成ができなくなった。
煤（すす）や塵や硫酸エアロゾルは、地表に届く太陽光線を減少させる物質であり、これらの微粒子の影響による寒冷化は10年間続いた。隕石衝突による地上の暗黒化・寒冷化を「衝突（核）の冬」と呼ぶ。
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（担当Ｂ）