アタカマ砂漠の超乾燥コアの始まり：始新世にさかのぼる乾燥化の証拠

なぜ超乾燥な砂漠が重要なのか

チリ北部のアタカマ砂漠は、火星表面の最も近い自然類似地のひとつです。年間降水量が2ミリ未満の地域もあり、地形が何百万年もほとんど変わらずに残ることがあります。しかし、この極端な乾燥がいつ始まり、何が原因であるかについては長年議論が続いてきました。本研究は、石英礫に閉じ込められた微小な鉱物学的手がかりを利用し、アタカマの中心部が少なくとも始新世以来、すなわち多くの従来説より数千万年早く極度に乾燥していたことを示します。

砂漠の石の時を読む

研究者たちは、太平洋とアンデス山脈の内陸側との間に位置する低い山脈帯、沿岸コルディジェーラに着目しました。ここには、薄い堆積物と塩分に富む硬い地表に点在する角張った石英礫が広がるほぼ平坦な面が見られます。風や流水による働きが長期間ほとんどないため、これらの礫は自然の時の記録装置として機能します。高エネルギー粒子（宇宙線）は地表の鉱物内部の原子を徐々に変化させるため、礫が露出している時間が長いほど、こうした特有の原子が多く蓄積されます。135個の石英礫試料について宇宙生成ネオンとベリリウムの量を測定することで、それぞれの礫がどのくらいの期間空に露出していたかを推定しました。

深い時間に凍りついた景観

その結果は驚くほど長い露出期間を示しました。多くの礫は表面近くで2000万〜4000万年に相当するシグナルを示し、中には約6000万年前にさかのぼるものもありました。重要なのは、これらの古い礫は、それ自体はもっと後の時代、オリゴ–中新世の転換期ごろに形成された表面から採取されている点です（礫の下にある火山灰層の年代測定で示される）。つまり、これらの礫は現在の置かれた場所に来る以前から長寿であり、徐々に基盤岩から露出し、まれなシートフラッドで短距離移動し、その後ほとんど浸食されない環境で何千万年も放置されたと考えられます。

より若い遠方起源を除外する

チームは、これらの石英がより高所で急速に隆起するアンデスから運ばれてきた可能性を検証しました。高所では空気が薄くなり宇宙線の速度が速まるため、露出年代が短く見えることがあるからです。しかし、明らかにアンデス由来の近隣の河成礫にはごくわずかな宇宙生成ネオンしか含まれておらず、埋没までの露出は短かったことを示しています。アンデス堆積物の独立した研究も同様に古い露出年代を示していません。これらの証拠は高標高の遠方起源を否定します。代わりに、石英礫は沿岸コルディジェーラの局所的な基盤岩に由来し、そこの侵食は著しく遅く、塩の地殻や石膏土壌が地表をさらに保護して礫を何百万年もその場に留めたと考えられます。

砂漠の乾燥化を地球規模の冷却に結びつける

石英の露出記録が始新世にまで遡ることから、アタカマの超乾燥コアでは、アンデスの主要な隆起や現代的なフンボルト海流の完全な形成が起こる前に、強く水分制約された条件が既に確立していたことが示唆されます。著者らは、始新世早期気候最適期と呼ばれる温暖期以降の長期的な地球冷却の記録と自分たちのデータを比較します。彼らは、この冷却と南米沿岸での初期段階の冷たい海流の存在が、地域を持続的な乾燥状態へと押しやった可能性が高いと提案します。その後の山地の隆起や海洋条件の変化は他域で乾燥を拡大・強化した可能性はあるものの、沿岸コアの超乾燥状態の発端はそれらだけではないと結論づけます。

地球の乾燥限界に関する含意

専門外の方にとっての核心は、アタカマの最も乾いた中心部が、多くの研究者が考えていたよりはるかに長い間、ほとんど降雨がなく地質学的に凍結した状態であったということです。地表に静かに置かれた礫は数千万年にわたる露出の記録をとどめており、これはより湿潤で活動的な地形では不可能なことです。本研究は、アタカマの超乾燥コアの成立時期を少なくとも始新世までさかのぼらせ、その原因を局所的な山の隆起だけでなく地球規模の気候冷却に結びつけます。ありふれた鉱物中の微小な原子が、地球上でもっとも極端な砂漠がほぼ恒久的な乾燥へと移行した時期を明らかにすることを示しています。

引用: Ritter-Prinz, B., Binnie, S.A., Stuart, F.M. et al. Evidence for Eocene aridification of the Atacama Desert’s hyperarid core. Nat Commun 17, 4520 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73422-4

キーワード: アタカマ砂漠, 超乾燥, 宇宙生成核種, 始新世の気候, 砂漠の進化