地球上の酸素は
10億年後に失われる
現在の地球大気には20%を超える
酸素が含まれています。
しかし意外なことに、
地球の歴史において大気中の
酸素が豊富にあった時代はごく限られていました。
生物が利用可能な濃度にまで
酸素が増えたのは4.5～4.3億年ほど前であり、
これは地球の年齢（45億歳）に比べると
「最近の変化」といわざるを得ません。
つまり、
何かの拍子に再び無酸素化しても、
おかしくないのです。
そこで日本の研究者たちは
地球大気の将来を予測することにしました。
予測するにあたってはまず、
過去6億年から40万通りのシナリオを含む
シミュレーションをおこないました。
シミュレーションの変数には生物活動だけでなく、
海洋、大気、マントル、
太陽活動も含まれており、
非常に包括的なものとなります。
結果、4800通りのシナリオが、
6億年ぶんの検証を突破して
現在の大気条件にほぼ一致することが判明し、
未来の予測に使用可能であることがわかりました。
次に研究者たちは、
シナリオ（4800通り）に対して、
10億年後の様子を算出させました。
すると、
非常に衝撃的な事実が判明します。
4800通り全てのシナリオにおいて、
10億年後の地球では酸素濃度が
現在の1%以下に減少していることが
示されたのです（最も酷い場合は100万分の1）。
この結果は、
比較的最近になって大気の主成分として
登場した酸素が、
早々と退場してしまう運命であることを示します。
しかし、なぜ未来の地球では、
酸素が存在しないのでしょうか？
次のページで、
未来の地球で何が起きるか示していきます。
膨張する太陽が
二酸化炭素を奪い
植物を根絶やしにしていく
なぜ未来の地球では酸素が失われているのか？
最も重要な要素となったのは、
太陽活動の変化でした。
現在、
太陽系の主星である太陽は1.1億年に
1%の割合で光度を増しています。
これは太陽が属する主系列星は、
核融合に必要な水素が減るにつれて活動を増し、
膨張してていくという厄介な性質をもつのです。
そのため未来に進めば進むほど、
太陽から降り注ぐ熱は増加し、
地球は温暖化していきます。
太陽の熱により大気中のCO2が地殻に封じ込められ、
植物の光合成が停止して、
しかし太陽熱に由来する温暖化では、
二酸化炭素の濃度はどんどん減っていきます。
なぜなら温度が上昇すると、
地球の地殻に多く含まれるケイ酸塩の風化が進み、
大気中の二酸化炭素を吸い込んで
（結合して）炭酸塩になってしまうからです。
そのため早ければ3億年、
遅くても6億年後には大多数の植物が属する
C3植物で二酸化炭素を必要とする光合成ができなくなり、
10億年後にはサボテンなどの
多肉植物に代表されるC4植物も光合成が止まります。
光合成が止まれば植物は死滅してしまうため、
酸素を作る生物がいなくなってしまいます。
また酸素濃度の低下はほかにもオゾン層の
崩壊を引き起こし地上には致命的な
紫外線が降り注ぐようになります。
そのため陸上の動植物は駆逐され、
生命は再び海中を生活基盤としなければなりません。
4800通りの未来をシミュレートした結果では、
この劇的な無酸素化がわずか
1万年の間に進行する可能性があるとのことです。
二酸化炭素はだんだん減っていくが、
一方で、
酸素の不足を補うように増加するのはメタンです。
酸素濃度が1%を下回ると、
地球環境全体が嫌気化（脱酸素化）し、
酸素を必要としないメタン生産菌などが大繁殖を起こし、
メタンの濃度は1万倍にも膨れ上がります。
酸素呼吸する生物は儚い存在
10億年後、私たちに馴染みのある全ての動物と
植物がほぼ確実に地球から失われ、
今回の研究により、
地球上に私たちが呼吸可能な
酸素濃度が存在するのは、
極めて限られた時期に限定
されていることが示されました。
地球にとっては、
大気中に酸素がない状態が普通であり、
私たち人類を含む多細胞生物は、
わずかなイレギュラーな状態の上に
浮かんでいる儚い存在だったのです。
4800通りの未来を予測した全ての結果は、
地球の酸素濃度が現代の1%以上でいられるのは、
現在から数えて残り10.8億年前後に
過ぎないと算出しています。
この結果は、
銀河に数多くの惑星があっても、
知的な地球外生命体が地球人類に
コンタクトできないという
「フェルミのパラドックス」を説明するかもしれません。
エイリアンと地球人が出会っていないのは、
地球生命が10億年後に対面するような
未来の障壁のためかもしれないのです。
この未来を避けるためには、
太陽の光を遮る遮蔽膜を軌道に展開するか、
炭酸塩の石から二酸化炭素を
放出させるといった人工的な手段が必要となります。
それまで人類の文明が続いていれば、
科学の力が地球生命の救世主になるかもしれません。
＜参考：＞