愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターの桑原秀治助教と入舩徹男教授、海洋研究開発機構（JAMSTEC）高知コア研究所の中田亮一主任研究員、JAMSTECの門屋辰太郎Young Research Fellow、岡山大学惑星物質研究所の芳野極教授の研究チームは、巨大天体衝突によって生じる深いマグマオーシャン中で生成する3価鉄の量を決める実験に成功しました。その結果は、地質記録から示唆されている、40億年前より以前（冥王代）の非常に酸化的な上部マントルを定量的に説明することができます。また、当時の火山ガス組成が二酸化炭素や二酸化硫黄主体であり、原始生命にとってとても過酷な表層環境が形成したことが示唆されました。

本研究成果は、英国の科学雑誌「Nature Geoscience」に5月5日に掲載されました。

研究成果のポイント

• 形成直後の地球マントルの酸化状態は当時の地球表層が生命に適した環境であったかを推定する上で重要であるがよくわかっていなかった。
• 惑星形成末期の巨大天体衝突によって生じるマグマオーシャンでは、2価鉄の電荷不均化反応により3価鉄が生成し、より酸化的になることが示されていた。
• 世界で初めて地球マントルと似た組成の試料を下部マントルに相当する圧力条件（23万気圧以上）で融解させ、2価鉄と3価鉄を定量的に測定する実験に成功した。
• この結果、地球の下部マントル上部（深さ660km-800km）に相当する圧力では現在の上部マントルよりも一桁以上多い3価鉄が生成することが明らかとなった。
• このような超深度マグマオーシャンから結晶化したマントルは現在よりもずっと酸化的であり、生命誕生以前の初期地球大気は二酸化炭素や二酸化硫黄に富み、原始生命にとってとても過酷な表層環境が形成したことが示唆された。