[論文レビュー] Anoxia duirng the Late Permian Binary Mass Extinction and Dark Matter

Samar Abbas, Afsar Abbas+1 more|arXiv (Cornell University)|May 26, 1998

Paleontology and Stratigraphy of Fossils参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ラテ・ペルミアンにかけての酸素欠乏と二重の質量絶滅を引き起こした原因として、地球のマントルにおけるWIMPの対消滅による地熱加熱に起因する、地球の核におけるダークマターの相互作用が関与していると提唱する。このメカニズムにより、ペルミアン末期に発生した二重の質量絶滅（260 Ma に終焉するグアダループ期、253 Ma に終焉するペルミアン期）と、広範な酸素欠乏が一括して説明可能となる。

ABSTRACT

Recent evidence quite convincingly indicates that the Late Permian biotic crisis was in fact a binary extinction with a distinct end-Guadalupian extinction pulse preceding the major terminal end-Permian Tartarian event by 5 million years. In addition anoxia appears to be closely associated with each of these end-Paleozoic binary extinctions. Most leading models cannot explain both anoxia and the binary characteristic of this crisis. In this paper we show that the recently proposed volcanogenic dark matter scenario succeeds in doing this.

研究の動機と目的

• ラテ・ペルミアンに観察された二重の質量絶滅パルス（特に終焉グアダループ期と終焉ペルミアン期）を説明すること。
• 従来のモデルでは説明できない、両方の絶滅パルスに伴う持続的で広範な酸素欠乏の関連を解明すること。
• 新しい天体物理学的メカニズムを用いて、二重の絶滅パターンと酸素欠乏を統合的因果フレームワークとして統合すること。
• ボルケニックなダークマター仮説が、観測された地球化学的および古生物学的データを説明できるかを検証すること。

提案手法

• 地球の核に蓄積する弱い相互作用を示す大質量粒子（WIMPs）を想定する、最近提唱されたボルケニックなダークマター仮説を適用する。
• 地球のマントルにおけるWIMP対消滅によるエネルギー放出をモデル化し、増強された地熱フラックスを評価する。
• マントル対流と溶融の増加に起因するCO2およびその他のガスのボルケニックな放出をシミュレートする。
• 大気および海洋の酸素欠乏が、ラテ・ペルミアンの化石および堆積層記録と一致することを示す。
• WIMP誘発の地熱加熱のピーク時期を、二つの絶滅パルスの間の500万年間隔と一致させる。
• 予測された酸素欠乏レベルと絶滅パターンを、グアダループ期およびペルミアン＝トリアス期境界層からの地質的証拠と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ボルケニックなダークマター仮説は、ラテ・ペルミアンに観察された二重の絶滅パルスを説明できるか？
• RQ2 このモデルは、両方の絶滅イベント中に海洋堆積層に記録された広範な酸素欠乏を説明できるか？
• RQ3 二つの絶滅パルスの間の500万年間隔は、地球の核内におけるWIMPの蓄積と対消滅のスケールと整合的か？
• RQ4 WIMP誘発の地熱加熱は、従来のボルケニズムやテクトニクス的駆動要因と比較して、エネルギー出力と持続時間の面でどのように異なるか？
• RQ5 このモデルは、地質記録に観察された酸素欠乏の地球化学的特徴と炭素同位体の異常を再現できるか？

主な発見

• ダークマター仮説は、ラテ・ペルミアンの絶滅の二重性とそれに伴う酸素欠乏を成功裏に説明している。
• モデルは、絶滅パルスの間隔が500万年であると予測し、グアダループ期とペルミアン期の地質記録と一致する。
• 酸素欠乏はWIMP誘発のボルケニックなガス放出によって引き起こされ、CO2およびその他のガスが海洋の脱酸素化を引き起こした。
• WIMP対消滅による地球の核からのエネルギー供給は、長期間にわたるボルケニック活動を引き起こす持続的熱源を提供する。
• ピーク加熱のタイミングは、ペルミアン期絶滅の発生と一致しており、因果関係を支持する。
• このモデルは、二重の絶滅パルスと酸素欠乏を統一的に説明でき、従来のボルケニズムのみ、または隕石衝突のみを説明するモデルの限界を克服する。