化石の証拠に基づくハイコウイクティスercaicunensisの復元図。
[Published: July 18, 2022 10.27pm AEST] – ジョシュ、11歳、ペンシルベニア州エフラタ、アメリカ合衆国
[答えてくれる先生] Isaac Skromne
アイザック・スクロムネ 博士
アメリカ合衆国、リッチモンド大学、生物学 助教授
魚に似た動物の最古の化石は、5億1800万年から5億3000万年前にさかのぼります。中国で発見され、ハイコウイクティスと呼ばれるこれらの動物は、長さが約1インチ（2.5 cm）で、頭の基部に鰓のように見える7〜8個のスリットがありました。彼らはまた、筋肉に囲まれた明確な背骨を持っていました。
しかし、ハイコウイクティスが現代の魚に似ていなかった点がいくつかあります。たとえば、彼らには顎がありませんでした。代わりに、彼らの口は、現代のヌタウナギやヤツメウナギに見られるものと同様の円錐のような開口部でした。彼らはまた、横のひれを持っていなかったようです。
私のような科学者は、ずっと前に地球で何が起こっているのかを自分で確認することはありませんでしたが、地質学的な手がかりを使用して、どんな動物がいつ頃住んでいたかを把握しています。これが、非常に古いタイムラインを整理し、ハイコウイクティスのような化石に日付を付ける方法です。
数百万単位で測定
魚が最初に地球に現れたのはどれくらい前かを知るには、本当に長い時間間隔を測定する方法が必要です。時計は、秒、分、時間などの短い間隔を測定します。カレンダーは、日、月、年など、より長い間隔を測定します。何百万年もを測定するために何を使用できるでしょうか？
放射年代測定は、科学者が数百万年の時間の経過を計算するために使用する方法です。岩石や化石の年代を決定するために、科学者はそれらが作られている原子の種類を測定します。
原子は分子の構成要素であり、草、セメント、さらには空気など、分子は周囲のすべてを構成していることをご存知かもしれません。ほとんどの原子は非常に安定していますが、放射性原子と呼ばれるものは不安定です。長期間をかけて、それらは自発的に、より安定した原子に分解します。
ウランはこれらの放射性原子の1つです。それは非常にゆっくりと鉛に分解されます。ウラン原子と鉛原子はどちらも、非常に少量で岩石や鉱物に自然に含まれています。
原子核物理学者は、1ポンドのウランが0.5ポンドの鉛に分解するのに7億年かかると計算しています。この崩壊率は、科学者がそれを使用して、岩石や化石の古さをかなり正確に計算できるような予測可能な率で発生します。
放射年代測定のアイデアは、1904年にアーネストラザフォードというニュージーランドの科学者に最初に発想されました。彼のアイデアは、岩石中のウラン原子と鉛原子の数を測定し、それらを比較することでした。彼は、古い岩は若い岩よりも鉛が多く、ウランが少ないと予測しました。
不安定な原子は、時間の経過とともに安定した予測可能なペースで安定した原子に変わります。 Radioactive Decay: 放射性崩壊
アメリカの科学者バートラムボルトウッドは、ラザフォードのアイデアを試して、世界中から集められたさまざまな岩石のウランと鉛の量を測定しました。
岩が形成されると、新しい要素は追加されません。したがって、科学者は、放射性崩壊プロセスのおかげで、現在そこにある鉛の量に残っているウランの量を追加することによって、岩が形成された時のウランの量を計算できます。そして、ウランが鉛に分解するのにどれくらいの時間がかかるかを正確に知っているので、彼らは岩の年代を知ることができます。ボルトウッドは、ラザフォードのアイデアが機能したことを証明し、1907年に放射年代測定の分野を確立しました。
ハイコウイクティスの化石の作成
化石は岩です。したがって、科学者は放射年代測定を使用して、化石の痕跡を残した生物が地球上にどれくらい前に住んでいたかを推定できます。
動物は特別な状況下でのみ化石の痕跡を残します。ハイコウイクティスが化石を残すためには、微生物がそれらを分解する前に、彼らの死体は水底に沈み、堆積物で覆われていなければならなかったでしょう。それから、堆積物中の鉱物は、それらの残骸が化石化するためにハイコウイクティスに浸透したでしょう。
ハイコウイクティスのほぼ完全な標本で、目と筋節と呼ばれるジグザグ形の筋線維が見えています。 これは、中国で発見された多くのハイコウイクティスの化石の1つです。 陝西省初期生命環境学部、北西大学地質学部、DeganShu博士および教授
ハイコウイクティスの化石の放射年代測定は、これらの動物が5億1800万年から5億3000万年前、おそらくそれ以上前に地球の海で泳いでいたことを示唆しています。
24時間制の地球の年齢
科学者たちは、放射年代測定を使用して、地球自体が45億年前のものであると推定しています。地球上で長い間、生命はまったくありませんでした。その後バクテリアのような微生物が現れました。植物や動物が地球に生息し始めたのは比較的最近のことです。
実際、これまでの地球の年齢を24時間制で考えると、ハイコウイクティスは1日の終わりの2時間45分前に住んでいたことがわかります。人間のような動物は、さらに最近、地球上に出現しました–約500万から700万年前–架空の１日の終わりのほんの数分前です。
ハイコウイクティスが最初の魚であったかどうかは議論の余地があります。同じ時期の他の魚のような化石はほとんどありません。しかし、古生物学者は発掘を続けています。誰も知りませんが、おそらく数年以内に、彼らはハイコウイクティスを魚のような生き物としての最古の地位から引きずり落ろすさらに古い魚のような動物を発見するでしょう。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳はarchive4kids(Koichi Ikenoue)の文責で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
