目次

第1章 新しい地球観

1-1 ウェーゲナーと大陸移動説

大陸は不動ではない

支持されなかった大陸移動説

1-2 古地磁気学からのアプローチ

地磁気の極移動

極移動曲線が意味するもの

1-3 海洋底拡大説

海洋底の地磁気の縞模様

海洋底拡大説からプレートテクトニクスへ

1-4 プレートテクトニクス革命

プレートからなる地球表層

プレート境界のしくみ

コラム チャールズ・ダーウィンと地質学

1-5 弧状列島と付加体

海洋底の年齢

付加体の形成

日本列島の地質構造

コラム 日本海の拡大説

1-6 恐竜絶滅説：1枚の粘土層の謎解きから生まれた新しい地球観

恐竜をめぐるさまざまな謎

1枚の粘土層をめぐる絶滅の謎解き

1-7 絶滅のシナリオと仮説の検証

小惑星の衝突が原因か

つぎつぎと見つかる天体衝突の物証

激変説と斉一説

コラム クレーターの成因を巡る論争

1-8 メキシコでのクレーターの発見

衝突の跡はどこにあるのか？

石油探査でみつかった衝突構造

1-9 もっと新しい地球観を目指して

科学革命とプレートテクトニクス

地層の縞模様は太陽活動を記録したものか

地層のリズムと月の起源

1-10 縞々学で読み解く地球史

縞々学とはなにか

縞模様のパターンから地球システムの変動を探る

全地球史解読

コラム 共進化とは

第2章 地球のしくみ

2-1 地球システム

地球システムとは

サブシステムが絡み合う地球の変動

2-2 大気と海洋の変動

大気循環のしくみ

海洋循環のしくみ

コラム 21世紀の海洋観測「ARGO計画」

2-3 気候システム

気候システムとフィードバック

長期的な「気候変動」の復元

太古の大気が残る氷床コア

地球化学サイクルモデル

コラム 大気の成層構造

2-4 熱機関としての地球

地球の内部からしみ出す熱エネルギー

地球の温度構造

地殻熱流量

2-5 マントル対流

マントル対流をめぐる2つの見解

マントルの流動特性

コラム マントルの粘性率

2-6 ホットスポット

ホットスポット概念の提示

2-7 マントルトモグラフィー

地震が伝わる速度をマッピングする

地震トモグラフィーからマントルトモグラフィーへ

2-8 プルームテクトニクス

プルームテクトニクスとは

コラム 地球の成層構造

2-9 核‐マントル境界と新鉱物の発見

謎めいた「核-マントル境界」の地震学的特長

新鉱物ポストペロブスカイトの発見

2-10 地球磁場とその変動

地球磁場の発見

磁場の変動のメカニズム

コラム 岩石の絶対年代測定法について

2-11 地殻の成長

地殻のなりたち

大陸地殻の成長曲線とは

コラム 地球中心核の発見

2-12 マントルの分化と地球の熱史

マントルが分化して地殻が生まれた経緯

地球の熱的歴史

コラム 地球の年齢

第3章 太陽系の中の地球

3-1 太陽系の姿

太陽系を構成する天体――太陽系の惑星は9個から8個に！

小惑星帯

隕石

カイパーベルト天体

オールトの雲と彗星

3-2 小惑星帯での大規模衝突が地球の歴史を変えた

小惑星の族の発見

ヤルコウスキー効果とは？

小惑星帯から地球軌道へ

「かぐや」が撮影した月面の新しい衝突構造

コラム メッセンジャーによる水星探査

3-3 どうして金星は熱く乾いた惑星になったのか？

金星の水

金星大気から水の散逸率

金星はもともと水の少ない惑星だったのか？

コラム 金星の4日循環の謎

3-4 かつて温暖な気候だった火星

火星の気候の謎

火星に水があった証拠

火星大気の進化

コラム 個性的な木星型惑星の衛星たち

第4章 地球の形成・生命の誕生（第1事件）

4-1 宇宙のゴミから生まれた地球

太陽系の起源

微惑星説の科学的根拠

4-2 微惑星衝突による地球の成長過程

原始地球の誕生

中心核（コア）の形成

4-3 核の軽元素問題

なぜ、中心核の不純物の存在を知ったのか？

核の軽元素の正体をめぐるさまざまな仮説

内核の金属鉄の結晶構造を探る

4-4 マントルの親鉄元素の過剰問題

マントル物質中の親鉄元素

親鉄元素が過剰に存在する理由

4-5 月はどのようにしてできたのか

月の起源――4つの仮説

月起源論の変遷

4-6 タングステン同位体比が語る中心核と月起源

消滅核種ハフニウム（Hf）182

核形成は太陽系形成から3000万年後だった

月と地球マントルのε182Wの差

鉄隕石母天体での核とマントルの分離

4-7 大気の起源をめぐって

地球内部からしみだした「二次大気」

衝突脱ガスと大気の形成

水から海洋が生まれたプロセス

海が存在したことを示す枕状溶岩

4-8 生命の起源論

原始海洋のスープで生命が誕生した

最初の生命が生まれた場所

温泉バイオマットは生きた化石

コラム 生命とは何か

第5章 大陸地殻のはじまり（第2事件）

5-1 失われた6億年

物証のほとんど残っていない時代

初期地殻の化学組成

5-2 地球最古のダイヤモンドの発見とその波紋

ジルコン粒子が生まれてから礫岩になるまで

ジルコン結晶中に発見されたダイヤモンド

ますます深まる謎

5-3 比較惑星学から探る初期地球の姿

月の地質構造

39億年前の隕石重爆撃事件

コラム クレーター年代学とは

5-4 太古代の地殻

地域ごとに異なる地層の遷移

太古代のグリーンストーンベルト

太古代の地殻から原生代の地殻へ

コラム バーバートングリーンストーンベルト

5-5 グリーンランドに眠る最古の地層

イスア地域の地層の特徴からわかること

炭素同位体比の測定

生命活動の痕跡をめぐる論争

いまだ決着をみない問題

5-6 西オーストラリアのピルバラ地塊

ピルバラが生命化石の探査地として注目される理由

5-7 最古の生命化石を探る動き

先カンブリア時代ブームの幕開け

最古の生命化石をめぐる論争

生命化石のさらなる探求

5-8 太古代の大陸バールバラ

ピルバラと並ぶ重要地域

超大陸バールバラという仮説

地層の積み重なりの共通性から大陸を復元する

コラム プレートテクトニクスの成立条件を考える

第6章 光合成のはじまりと超大陸の形成（第3事件・第4事件）

6-1 地球進化の作業仮説

地球進化における生物進化の段階

クラウドの先見性

コラム 地質時代区分に対する考え方

6-2 初期地球の大気組成

原始地球に大気が生まれる

原始大気中に酸素はどれくらい存在したか？

6-3 ストロマトライトの発見

ストロマトライトとはなにか

地球上で酸素を発生させた生物「シアノバクテリア」

ストロマトライトの縞模様の秘密

6-4 最古のストロマトライトをめぐる論争

35億年前のストロマトライトは生物起源か？

シアノバクテリアはいつ出現したのか？

ストロマトライトの3次元形態と成因

6-5 細菌から光合成の起源を探る

植物の系統とシアノバクテリア

生命誕生のカギを握る光合成細菌

6-6 35億年前の光合成細菌がつくった地層の謎

チャート層からみつかる化石

微生物様の化石をめぐって

バイオマットの正体

6-7 酸素汚染の物証としての縞状鉄鉱床

縞状鉄鉱床の特徴からわかること

大気・海洋中の酸素の歴史

6-8 縞状鉄鉱床の形成年代をめぐる問題

スペリオル型とアルゴマ型

アルゴマ型縞状鉄鉱床の謎

縞状鉄鉱床の縞模様の階層性

6-9 真核生物の出現

真核細胞という生き残り戦略

真核生物の進化のシナリオ

藻類の進化

6-10 真核生物のバイオマーカーとは

有機物汚染の可能性を検証する

炭素同位体比の測定

炭素同位体比分析で明らかになったこと

最古の真核生物の化石「グリパニア」

6-11 超大陸の成立

太古代－原生代境界事件

北米大陸の成立

コラム 異分野の連携は共通のフィールドをもつことから始まる

6-12 超大陸の復元

超大陸ヌーナ

超大陸コロンビア

コラム 原生代初期の氷河時代

第7章 原生代後期の地球変動

7-1 スノーボール・アース仮説

氷の惑星と化した地球

気候学の常識を覆したスノーボール・アース仮説

暗い初期太陽パラドックス

7-2 スノーボール・アース仮説に至る道のり

氷河堆積物の不可解な点

古地磁気学的研究からのアプローチ

7-3 仮説の組み立て

縞状鉄鉱床とスノーボール・アースの関連性

説得力ある証拠に基づくシナリオが登場

コラム 縞状鉄鉱床が示す原生代後期の酸素濃度の増加

7-4 低緯度氷河問題

――地軸が大きく傾くと地球の気候はどうなるか?

なぜ、氷河堆積物は低緯度地域に集中しているのか？

仮説を後押しした月起源論

仮説の検証へ向けて

7-5 蒸発岩と地球システム

地心軸双極子仮説と気候区分

古生代以前の蒸発岩の古地磁気学的研究

仮説の検証

7-6 リップル構造は全球凍結の新たな証拠か？

地層に残された波の記録

異常な波の周期の真相

コラム 原生代後期の氷河時代に関する気候学的パラドックス

7-7 超大陸ロディニア

大陸棚の形成

ロディニア大陸の復元

ゴンドワナ大陸

コラム 氷河時代の発見

7-8 大陸地殻の進化と表層環境の変遷

初期地球の海洋地殻は厚かった

コラム 原生代末の天体衝突事件

第8章 多細胞動物の出現事件（第5事件）

8-1 カンブリアの大爆発と動物の起源論の展開

ヘッケルの仮説

新しい動物の系統樹

ホックス遺伝子とは

多細胞動物の出現時期

8-2 エディアカラ動物群の発見

偶然発見された大型化石

ロシア白海のエディアカラ動物群化石

8-3 エディアカラ動物群の特異性

ザイラッハーの問題提起

対称性からみたエディアカラ動物群の特異性

8-4 多細胞動物の最古の化石記録を探る

ドウシャンツオ層の胚化石

ドウシャンツオ層のカイメン化石

新たに発見された左右相称動物化石

動物起源のバイオマーカーの探査

8-5 バージェス頁岩動物群

奇妙奇天烈ないきものたち

コラム 注目される澄江動物群

8-6 グリーンランドのシリウスパセットでの発見

ハルキエリアとウィワクシア

バージェス頁岩動物群の重要性

8-7 原生代後期からカンブリア紀にかけての環境変動

硬骨格獲得の要因と環境変動

大型多細胞動物の出現で大きく変わった地球システム

コラム カンブリア紀は5億4200万年前に始まった

第9章 古生代末の生物大量絶滅事件（第6事件）

9-1 生物多様性の変遷をめぐって

天変地異説と斉一説の対立

9-2 顕生代における生物多様性の変遷と5大絶滅事件

化石分類群をレンジ・チャートにまとめる

地球史にみられる5大絶滅事件

9-3 三葉虫の適応放散とイアペタス海

三葉虫が語る古生代の大陸配置

コラム イアペタス海とウイルソンサイクル

9-4 生物大量絶滅の原因論

仮説1――海水準変動が生物絶滅を招いた

仮説2――気候の寒冷化

仮説3――大規模火山活動説

仮説4――天体衝突説

9-5 P/T境界の生物大絶滅事件

ペルム紀と三畳紀

ジュラ紀付加体に残されたP/T境界事件

黒色泥岩は何を意味するのか？

フラーレンの探査

炭素同位体比の負の異常が語る絶滅期の長さ

9-6 P/T境界でも天体衝突があったのか？

フラーレンが天体衝突の証拠となるか

温室効果ガスによる温暖化

オーストラリア北西沖合いで火が点いた激しい論争

コラム 顕生代における大陸分布の復元

9-7 白亜紀‐第三紀境界事件をめぐるその後の展開

生き延びた生物と滅び去った生物

デカン高原の洪水玄武岩の活動

コラム オルドビス紀の石灰岩に記録された隕石母天体の衝突破壊事件

第10章 恐竜の時代から人類の時代へ

10-1 恐竜の時代

恐竜の進化系統

羽毛をもつ恐竜化石と鳥類の起源

コラム 脊椎動物の起源と進化

10-2 Ｔレックスが巨大化したわけ

Ｓ字型の成長曲線

Ｔレックスの加速的成長期

コープの法則

10-3 新生代の気候変動

新生代の地球システム

古第三紀の突発的温暖化事件

新たな謎

10-4 ノルウェー海でのメタンハイドレートの融解

温暖な気候をもたらしたメタンガス

温暖化にともなう海の酸性化

メタンガスの放出で海が酸性になった証拠

コラム 植物の進化

10-5 「世界の尾根」が生まれる

チベット高原の急激な隆起

1000万年前の活発な動き

10-6 山地形成と気候

山地形成によって一変した地球の気候

C4植物の生息域の拡大

10-7 氷河時代の原因論

ミランコビッチサイクルとは

氷期‐間氷期サイクルの復元

10-8 人類の出現

人類の進化系統樹

最古の人類化石サヘラントロプスの発見

アウストラロピテクスの系譜

猿人から原人へ――ホモ・ハビリス

類人猿と人類を結ぶミッシング・リンク――ホモ・エレクトス

コラム ノアの洪水の舞台は黒海だった？

10-9 脳の発達と自然観への欲求

氷河時代と大脳皮質の意外な関係

科学的探究の最前線とは

コラム 地球と生命の未来