カナダの岩石の年代に関する論争を解決するために、非伝統的な年代測定法が提案されているカナダの辺鄙な露頭に、少なくとも41億6000万年前の岩石が埋まっていると、研究者らが6月26日付のサイエンス誌に報告した。
もしこれが事実なら、これらの岩石は地球上で知られている最古の岩石となり、地球誕生の最も初期かつ最も謎めいた時代まで遡る初めての岩石となる。
この発見は、この露頭の年代評価に用いられた地球化学的手法の信頼性をめぐる2008年に始まった議論における、新たな一撃となった。新たな研究において、科学者たちは、元素の放射性崩壊に基づく2つの異なる手法を用いて、さらに古い母岩に貫入した古代のマグマの年代を測定することで、自らの最古の岩石であるという主張を裏付けている。
どちらの手法も、41億6000万年前という同じ年代を示地球は約45億7000万年前に形成されましたが、地表の岩石はそれほど古い時代に遡るものはありません。それは、その間にあまりにも多くの出来事が起こったためです。冥王代として知られる地球最初の6億年間、地球は小惑星の衝突を繰り返し受け、その中には月を形成するために1つまたは複数の岩石塊を吹き飛ばした強力な衝突も含まれていました。
プレートテクトニクスの始まりは、おそらく30億年前から始まり、沈み込み、造山運動、そして極度の熱や圧力による化学的変化を通じて、地球の地表は繰り返し作り変えられてきました。
その結果、地質学的に言えば、地球の表面の大部分は比較的若いのです。しかし、北アメリカ大陸のように、非常に古い大陸の中心を持つ大陸もあります。これらの古代の大陸中心はクラトンと呼ばれ、プレート境界から十分に離れているため、数十億年にわたるプレートテクトニクスのサイクルを生き延びてきました。
そのような帯状の岩石帯の一つは、カナダ北東部、ケベック州とオンタリオ州の大部分にまたがっています。「この地域の大部分は27億年から30億年前のものと知られています」と、オタワ大学の地質学者／地球化学者であるジョナサン・オニール氏は言います。しかし、このクラトンにはさらに古い部分があります。ケベック州北部にあるヌヴァギットゥク・グリーンストーン・ベルト（NGB）と呼ばれる岩石群です。これは少なくとも38億年前のもので、世界最古の露頭の一つです。「今日、これと同じくらい古い岩石が見られる地域はおそらく5つか6つあるでしょう」とオニール氏は言います。
しかし、過去15年ほど、彼と彼の同僚はNGBはさらに古いものだと主張し、激しい論争を巻き起こしてきた。オニール氏によると、この露頭は「岩石の組成上、年代測定が困難です」という。岩石は玄武岩で、海底の火山活動によって形成された。問題は、玄武岩は通常、ジルコンを形成するのに適した化学組成を持っていないことだ。ジルコンは地質学者に地球の深遠な過去を垣間見ることができる複数の窓を提供してくれる丈夫な小さな鉱物である。ジルコンには2種類のウラン同位体、つまり2種類の鉛に崩壊する性質があり、この2つの性質が年代測定の妨げとなっている。「ジルコンは放射性岩石の年代測定におけるゴールドスタンダードです」とオニール氏は言う。
しかし、ジルコンの含有量が少ないNGBでは、異なるアプローチが必要だった。2008年、オニール氏らは新たな試みを試みた。岩石中で特定可能な元素、サマリウムとネオジムを用いた、従来とは異なる同位体年代測定法である。サマリウム146同位体はネオジム142に崩壊する。この放射性崩壊は月の岩石や火星隕石の年代測定には用いられてきたが、地球の岩石には用いられたことがなかったとオニール氏は言う。「どれも十分に古いものではなかった」。この同位体崩壊を用いて、2008年の研究ではネオジム約43億年前のものと結論づけられた。
論争が巻き起こった。「懐疑論は3つの点から生じた」とオニール氏は言う。1つは、サマリウム-ネオジム年代測定法の非伝統的な性質で、ジルコンを用いたウラン-鉛年代測定法よりも信頼性が低い可能性があると考える人もいた。もう一つの問題は、研究チームが同じ露頭に別のサマリウム・ネオジム年代測定法（サマリウム147からネオジム143への放射性崩壊）を使用し、約38億年というはるかに若い年代を算出していたことだ。しかし、オニール氏によると、この食い違いは同位体の崩壊速度の違いによるものだという。サマリウム146の半減期は約9600万年で、地質学的な時間で言えばほんの一瞬で放射能時計が止まったことを意味する。一方、サマリウム147の半減期は数兆年に及び、その時計は今もなお動き続けている