4/16/2018

人類以前の地球上に文明は存在したか?

The Atlanticより

ギャビン・シュミットが、私を推測するのに5分しかかかりませんでした。

シュミットは、NASAのゴダード宇宙科学研究所(別名GISS)の国際レベルの気候科学施設ディレクターです。昨年のある日、私はGISSに型破り提案をしました。天体物理学者としての私の研究で、地球の温暖化を「天体生物学的観点」から研究し始めました。それは、あらゆる惑星で起きる産業文明が、自らの活動を通じて気候変動の自説の引き金になるかどうかを尋ねることを意味しました。私はその日GISSを訪れて、気候科学の洞察や、おそらく協力者を得ることを望んでいました。それが私がギャビンのオフィスに落ち着いたきっかけです。

私がピッチを上げていたようで、ギャビンは私をその場に制止氏ました。「ちょっと待って下さい。」と彼は言いました。「私たちが自分の惑星で唯一の文明だと知るにはどうしますか?」

あんぐり開いた口を閉じるのに数秒かかりました。私は、確かにエキソ文明の話になると呆れた顔をする覚悟をしてギャビンのオフィスに入って来ました。しかし、彼が尋ねていた文明は、何百万年も前に存在していたものでした。そこに座って、私の想像力の前に地球の広大な進化を過去の望遠鏡で見て、私は一種の一時的なめまいを感じました。「ああ」、私は、「大昔に産業文明があったかどうかは分かるんですか?」と口ごもりました。

私たちはエイリアンに戻ったことはありません。代わりに、その最初の会話は、国際宇宙生物学誌に最近掲載された新しい研究で始まりました。その瞬間に私たちのどちらもそれを見ることはできませんでしたが、ギャビンの洞察力のある質問は、地球の過去だけでなく、私たち自身の未来への窓口を開いたのです。

私たちは、沈没した像や地下の遺跡に関して、絶滅した文明を想像することに慣れています。あなたが数千年のタイムスケールにしか興味がないなら、前の社会のこれらの種類の人為的な結果がうまくいきます。しかし、いったん時計を数千万または数億年に戻すと、事態はより複雑になります。

地質学的記録は、都市、工場、道路などの産業文明の直接的な証拠になると、260万年前のいわゆる第四紀に遡っていません。例えば、ネゲヴ砂漠には、古代の最も古い大規模な表面があります。 それはちょうど180万年前の古い表面で、崖の面や岩の切れ目のようなものを介して断面の中をほとんど目に見えます。第四紀よりもはるか遠くに遡って、すべてがひっくり返され、土が砕かれました。

そして、ここまでに遡ってきたら、話題にしているのはもはや人類の文明のことではありません。ホモ・サピエンスはわずか30万年前まで地球上に姿を現さなかった。つまり、その問題は他の種に移り変わったということで、ギャビンがそのアイデアをシルル紀仮説と呼んだ理由は、昔のドクター・フーの知的な爬虫類のエピソードの後でした。

それで、古代の種が私たちのずっと前に比較的短命の産業文明を造ったという明確な証拠を研究者が見出すことができますか? 例えば、初期の哺乳動物の中には、約6000万年前の暁新世の間に文明の構築に一時的にそびえ立ったものがあるかもしれません。もちろん、化石があります。しかし、化石化する生命の割合は、常に微量であり、時間と生息地によって大きく異なります。従って、産業文明がこれまでに500万倍も長かった産業文明を逃すことはあり得ます。

もし、すべての直接的な証拠が数百万年後にいなくなって久しいとすれば、どんな種類の証拠が存在するのでしょうか? この質問に答える最善の方法は、人間の文明が現在の開発段階で崩壊した場合、どのような証拠が残っているのかを理解することです。

我々の産業文明が真にグローバルになった今、人類の集団活動は、1億年後の科学者によって発見可能な様々な痕跡を残しています。例えば、化学肥料の広範な利用は、70億人の人々を維持していますが、地球の窒素の流れを食糧生産に向け直すことを意味しています。未来の研究者は、これが私たちの時代の堆積物に現れる窒素の特徴にこれを見るでしょう。さらに、電子機器で使用されるレアアース元素を強く求め続けています。これらの原子のもっと多くは現在、そうでない場合よりも私たちのために惑星の表面の周りをさまよっています。将来の堆積物にも現れる可能性があります。合成ステロイドの開発と利用が一般的になっており、今から1000万年後の地層でも検出される可能性があります。

そして、すべてのプラスチックがあります。研究によると、沿岸地域から深い流域まで、さらには北極地帯まで、プラスチックの「海洋ゴミ」が海底に堆積していることが研究によって示されています。風、太陽、波が大規模なプラスチックの人工物をすり減らし、最終的に海底に降り注ぐマイクロ・プラスチック粒子で海を残し、地質学的タイムスケールに耐えられる層を作り出しています。

大きな疑問は、これらの文明の痕跡がどれくらい続くかです。我々の研究では、それぞれが将来の堆積物になる可能性があることが分かりました。しかし、皮肉なことに、高度な文明としての人類の存在の最も有望なマーカーは、それを最も脅かす可能性のある活動の副産物です。

私たちは化石燃料を燃やすと、かつては生きている組織の一部であった炭素を大気中に放出しています。この古代の炭素は、その要素の3つの自然発生する異種、または同位体の1つが減損されます。私たちが燃やす化石燃料が多くなればなるほど、これらの炭素同位体のバランスがよりシフトします。大気科学者は、このシフトをスース効果と呼んでおり、化石燃料の使用による炭素の同位体比の変化は、過去1世紀にわたって見るのは簡単です。温度の上昇はまた、同位体シグナルを残します。これらの変化は、我々の時代からの岩石の露出した層を化学的に分析する未来の科学者には明らかであるはずです。これらのスパイクと並んで、この人新世層は、窒素、プラスチックナノ粒子、さらには合成ステロイドでさえも短いピークを保持する可能性があります。そのため、もしこれらの痕跡が私たちの文明が未来に向かうならば、長い間失われた文明を私たちに伝えるのを待っている岩の中に、今でも同じ「シグナル」が存在するのでしょうか?

5,600万年前、地球は暁新世/始新世温暖化極大(PETM)を経験しました。PETM中、惑星の平均気温は、今日私たちが経験する温度を15℃上回って上昇しました。典型的な夏の気温が華氏70度近くに達したので、氷がほとんどない世界でした。PETMの同位体記録を見ると、科学者たちは、人新世の記録に見られるように、炭素同位体比と酸素同位体比の両方が急増しているのが分かります。地球の歴史の中のPETMのような他の出来事も、私たちの仮説人新世シグナルのような痕跡を示しています。これらは、PETMが神秘的な起源の始新世層と呼ばれた数百万年後の出来事、および数千年(またはそれ以上の長さ)にわたって酸素なしで海洋を残した白亜紀の大規模な出来事を含みます。

これらの出来事は、以前に人間以外の産業文明の兆候でしょうか? ほとんどそうではありません。化石燃料が埋蔵された炭素を大気に放出することによって、PETMが推進された可能性があるという証拠はありますが、これは重要な変化のタイムスケールです。PETMの同位体スパイクは、数十万年にわたり上昇したり下降したりします。しかし、人新世が地球の歴史の点で非常に目立つのは、私たちが化石の炭素を大気中に投棄するスピードです。地球の二酸化炭素が今日より高くなっている地質学的期間がありましたが、これまで地球上の数十億年の歴史のなかでは埋蔵された炭素が大量に大気中に急速に投棄されました。地質学的記録に見られる同位体のスパイクは、シルル仮説に合うほどにはスパイクしていないかもしれません。

しかし、ここには難点があります。初期の種の産業活動が短命である場合、我々は容易にそれを見ることができないかもしれません。PETMのスパイクは、それが原因で何が起こったとしても、必ずしもその原因のタイムスケールではなく、地球のタイムスケールを示しています。それで、古代の堆積物中の真に短命の出来事の証拠を見つけるために、専用の発見方法と斬新な発見方法の両方を取るかもしれません。言い換えれば、あなたが明示的にそれを探さなければ、あなたはそれを発見できないかもしれません。その認識は、おそらく、私たちの研究の最も現実的な結論でした。

あなたが支持していない仮説を立てて論文を書くことはそうそうありません。ギャビンと私は、地球にかつては50億年前の暁新世文明が存在したとは信じていません。しかし、真に古くからの産業文明を「見る」ことができるかどうかを尋ねることによって、地球上で文明が持つ可能性のある一般的な影響について問う事が強いられました。それはまさに気候変動に関する宇宙生物学的な視点のすべてです。文明建築とは、惑星から仕事をするためのエネルギー(すなわち、文明建築の仕事)を収穫することを意味します。文明が本当に惑星スケールに到達すると、それを生み出して結合された惑星系(空気、水、岩石)をフィードバックする必要があります。これは、私たちのような若い文明がまだ技術能力のはしごを上っている場合に特に当てはまります。言い換えれば、無料のランチなんてものはありません。いくつかのエネルギー源は、太陽と化石燃料のような影響が少なくなりますが、惑星にある程度の影響を与えることなく地球の文明にエネルギーを与えることはできません。

気候変動を通じて、影響の少ないエネルギー源を見つける必要があることを理解すれば、あなたがもたらす影響は少なくなります。あなたの文明がより持続可能になればなるほど、将来の世代のために残すシグナルは小さくなります。

さらに、私たちの研究は、いくつかの惑星が文明の構築と崩壊という化石燃料主導のサイクルを持つ可能性があるという投機的な可能性も広げました。文明が化石燃料を使用している場合、それらが引き起こす気候変動は海洋の酸素レベルを大きく低下させる可能性があります。これらの低酸素レベル(海洋無酸素と呼ばれる)は、石油や石炭のような化石燃料を最初に作るために必要な条件を引き起こすのに役立ちます。このようにして、文明とその終焉は、将来、新しい文明のための種を蒔くかもしれません。

大昔に失われた文明について尋ねることによって、文明の出現を含むすべての創造的可能性において、すべての生物圏の進化を導く普遍的なルールの可能性についても尋ねる事になります。暁新世を牽引していなくても、我々は今、その潜在的可能性がどれくらい豊かであるかを知ることを学んだだけです。

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