太古代生命圏の再検証：　生体必須元素に着目して

地球生命の進化を考える上で、地球表層環境における生体必須元素の挙動を理解することは必須である。この中にはリンとマンガンのように海洋や大気ではなく岩石に多く保存されているものがあり、これらの元素の岩石から海洋、そして生命圏までの挙動はほとんど理解されていない。そこで本研究は現世と太古代における海底熱水活動に伴うマンガンとリンの挙動について理解することを目的とした。まず、秋田県北鹿地域に産する1200万年前に形成したマンガン酸化物の成因と微生物の形成に対する関与を理解するために、地質調査と採取した岩石サンプルからマンガン鉱物の種類や化学組成などを走査型電子顕微鏡やラマン分光分析を用いて明らかにした。またマンガン酸化物と炭素からなるコロフォーム構造を発見した。これは過去に報告例がなく、透過型電子顕微鏡によるナノスケールの観察結果などから、マンガンをエネルギー源とする微生物マットの痕跡であると結論づけた。これらの成果はOre Geology Reviews誌にて報告した。次に西オーストラリア・ピルバラで見られる34.6億年前ごろに形成したApex Basaltを調査した。Apex Basaltは当時の海洋底を構成していた玄武岩であるとともに、同時期に起こった海底熱水活動の影響を受けている。今回は形成後の変質や風化の影響の少ないドリルコア(ABDP#1)を用いて、リンとマンガンの元素濃度プロファイルや鉱物観察を踏まえて海底熱水活動に伴う両元素の挙動を研究した。その結果、リンとマンガン濃度の減少と熱水変質の度合いは相関していることがわかった。また鉱物種の変化もこの結果を支持した。本研究で初めて、当時の海底熱水活動がマンガン・リンの供給源となりうることを明らかにした。本研究によって、海底熱水活動に伴うマンガンとリンの岩石から海洋、そして生命圏への挙動を明らかにした。

地球生命の進化を考える上で、地球表層環境における生体必須元素の挙動を理解することは必須である。この中にはリンとマンガンのように海洋や大気ではなく岩石に多く保存されているものがあり、これらの元素の岩石から海洋、そして生命圏までの挙動はほとんど理解されていない。そこで本研究は現世と太古代における海底熱水活動に伴うマンガンとリンの挙動について理解することを目的とした。まず、秋田県北鹿地域に産する1200万年前に形成したマンガン酸化物の成因と微生物の形成に対する関与を理解するために、地質調査と採取した岩石サンプルからマンガン鉱物の種類や化学組成などを走査型電子顕微鏡やラマン分光分析を用いて明らかにした。またマンガン酸化物と炭素からなるコロフォーム構造を発見した。これは過去に報告例がなく、透過型電子顕微鏡によるナノスケールの観察結果などから、マンガンをエネルギー源とする微生物マットの痕跡であると結論づけた。これらの成果はOre Geology Reviews誌にて報告した。次に西オーストラリア・ピルバラで見られる34.6億年前ごろに形成したApex Basaltを調査した。Apex Basaltは当時の海洋底を構成していた玄武岩であるとともに、同時期に起こった海底熱水活動の影響を受けている。今回は形成後の変質や風化の影響の少ないドリルコア(ABDP#1)を用いて、リンとマンガンの元素濃度プロファイルや鉱物観察を踏まえて海底熱水活動に伴う両元素の挙動を研究した。その結果、リンとマンガン濃度の減少と熱水変質の度合いは相関していることがわかった。また鉱物種の変化もこの結果を支持した。本研究で初めて、当時の海底熱水活動がマンガン・リンの供給源となりうることを明らかにした。本研究によって、海底熱水活動に伴うマンガンとリンの岩石から海洋、そして生命圏への挙動を明らかにした。