地球の年齢（45億年）を解説：ジルコン・隕石・放射年代の証拠

地球は約45億年――ジルコン結晶・隕石のCa‑Al包有物・放射年代測定が示す決定的証拠をわかりやすく解説。

著者: Leandro Alegsa

26-01-2026 23:08

地球の年齢は45億年強と推定されています。これを計算するのは、なかなか難しい問題でした。人類の歴史の中で、地球に関する基本的な事実はほとんど知られていなかったのである。この問題に地球科学者たちが取り組んだのは、20世紀に入ってからである。

現在の推定値は、放射性物質を用いた年代測定法に基づいている。地球上で最も古い鉱物は、西オーストラリアのジャック・ヒルズで採取されたジルコンの小さな結晶で、少なくとも44億年前のものである。また、太陽系内で形成された隕石に含まれる最古の固体であるCa-Alに富む包有物は45億6700万年前のものである。これにより、太陽系の年齢と地球の年齢の上限が示された。

どのようにして年齢を求めるのか

放射年代測定は、放射性同位体の崩壊を利用します。親同位体が一定の割合で娘同位体に変わっていくこと（崩壊定数が既知であること）を前提に、試料中の親・娘同位体の比を測定して「形成からの経過時間」を計算します。代表的な系には次のものがあります：

U–Pb（ウラン→鉛）：長寿命で、ジルコンなどの鉱物に適用される。二つのウラン系列（238U→206Pb、235U→207Pb）を同時に使うことで検証が可能。
Pb–Pb（鉛同位体比）：隕石や岩石の年代を高精度で決めるために用いられることが多い。
Sm–Nd、Rb–Sr、K–Ar など：用途や年代スケールに応じて使い分けられる。

ジルコン（Zircon）による証拠

ジルコンはU（ウラン）を取り込む一方で放射性生成物のPb（鉛）を取り込みにくいため、結晶生成時の年代を保持しやすい「堅牢な時計」です。ジャック・ヒルズのジルコンはU–Pb法で約44.0〜44.4億年前の年代が得られており、これが地球表層に固体の鉱物が存在した最古の直接的証拠とされています。ジルコンは後の地質過程で再結晶や部分的変質を受けることがあるため、データの信頼性を確かめるために複数の同位体系やコンコーディア（concordia）解析が行われます。

隕石と太陽系の年齢

地球単独の岩石ではなく、太陽系全体の形成年代を知るために隕石が利用されます。隕石に含まれるCa-Alに富む包有物（CAI）は、太陽系で最初期に固化した物質と考えられており、Pb–Pb年代で4.567×10^9年（約45億6700万年前）という高精度な値が得られています。隕石の年代は「太陽系がいつ作られたか」の指標となり、地球の形成はこれ以降に起こったと考えられるため、隕石の年代は地球年齢の上限を与えます。

「地球の年齢」とは何を指すか

注意点として、「地球の年齢」と言っても定義は一つではありません。一般的には次の二つを区別します：

太陽系の材料が最初に固まった時点（CAIの年代＝約45.67億年）。
地球が惑星としてまとまり、現在のような内部構造を持ち始めた時点（隕石や鉛同位体等のデータから推定され、一般に約45.4億年（4.54±0.05 Ga）と表現されることが多い）。

また、地球表面に最初の固体の地殻（ジルコンなど）が現れたのは約44億年より少し前後と考えられ、これは「地殻の最古の証拠」の年齢です。

不確かさと相互検証

年代測定にはいくつかの前提（試料が「閉じた系」であったこと、崩壊定数が正確に知られていること、初期の娘同位体量がわかっていること）が必要です。これらの前提を検証するため、複数の同位体系を使った相互比較や、異なる隕石・鉱物群の比較、鉛同位体比を用いる手法などが行われます。こうした複数の独立した手法が一致していることが、現在の「約45億年」という結論の信頼性を支えています。

まとめ：ジルコンのU–Pb年代は地球表面に古い固体が存在したことを示し、隕石（CAI）のPb–Pb年代は太陽系の形成年代を示します。これらの証拠と複数の同位体系による検証から、地球と太陽系は約45億年規模の年齢を持つと結論づけられています。

宇宙から見た地球

19世紀

19世紀の最後の四半期には、地球の年齢をめぐる議論が長く続いていた。チャールズ・ライエルの『地質学の原理』（1830-33年）では、地球はゆっくりと変化しており、私たちが見ているものは徐々に変化した結果であることを示した。この一様主義は、明らかに地球が古いことを意味していたが、ライエルはその古さを明らかにしようとはしなかった。

弟分のチャールズ・ダーウィンもそう考えていた。ダーウィンは、もし進化が起こっていたとしても、それには長い時間が必要であると考えていた。また、カンブリア紀の初期の化石と現在の地表との間には、膨大な量の堆積岩が存在する。ダーウィンとライエルは、これだけの岩石が堆積するには非常に長い時間がかかっただろうという点で意見が一致した。

ダーウィンは『種の起源』（1859年）の初版で、サセックス・ウィールドの浸食には3億年かかったと見積もっていた。しかし、物理学者の^p314ウィリアム・トムソン（ケルビン卿）が、地球は自分たちが考えているほど古くないと言ったとき、ダーウィンとライルは驚きました。ケルビン卿は、地球の^o温度が2,000℃から始まったとすると、現在の温度まで冷えるのにどれだけの時間がかかるかを計算した。ケルビンの結果は、地表付近の地温勾配が固体の地球の伝導冷却を反映しているという考えに基づいていた。

彼はこの計算を様々な仮定を置いて何度も行った。1862年には彼の見積もりは2億年から4億年の間だったが、1866年には一番上の見積もりを1億年に減らし、ダーウィンとライルが自分の計算に気づかなかったことを攻撃した。ダーウィンは、これでは進化を可能にするのに十分な長さではないと心配し、悩んでいたことがわかっている。トーマス・ヘンリー・ハクスリーは、ケルビンの計算は良いが、前提条件が間違っていると発言した。1897年、ケルビンは最後にもう一度計算して、2,000万年から4,000万年という結果を出した。もちろん、これでは進化するのに十分な時間ではない。一方、オリバー・ヒービサイドは、これに反対し、別の地熱モデルを提案した。ケルビンもヒービサイドも、最終的には間違いであることが判明した。

粘性のあるマントル

19世紀末、マントルが粘性の高い流体であれば、計算に大きな違いが出ることに誰かが気付いた。1895年、ケルビンの助手だったジョン・ペリーは、対流するマントルと薄い地殻のモデルを使って、地球の年齢を20〜30億年と推定した。

ケルビンのモデルでは、固体の地球を想定して、地表の熱は浅い外地殻の冷却によって得られる。しかし、もし地球内部の伝導率が地表よりもはるかに高ければ、地球のコアや下部マントルも冷えてしまうことになる。そうなると、地表に巨大なエネルギーが蓄えられることになる。その場合、ケルビンの推定した地球の年齢は何倍も低くなりすぎてしまう。

ペリーの主な理由は、地球の内部が流動的（一部流動的）であれば、対流の方が伝導よりもはるかに効果的に熱を伝えることができるというものでした。

「...内部の流動性が高ければ、我々の目的のためには実質的に無限の伝導性を意味する」。

ケルビンは1億年という予想を守り、後には約2,000万年に短縮した。

薄い地殻の下に粘性流体が存在することは、長年の教科書的説明であった^[]放射能の発見よりもはるかに大きな要因であることがわかっています。ペリーの仕事が再発見され、再検討されるようになったのは、ごく最近のことです。

20世紀

1896年、アンリ・ベクレルは放射能を発見した。1903年には、自然発生的な放射能の発見による特別な貢献を称えて、ピエール＆マリー・キュリーと共同でノーベル物理学賞を受賞しました。

やがて、放射性物質が地球内部の主要な熱源であることがわかってきた。^p2061921年には、放射性物質を用いた年代測定による現代的な推定が初めて行われた。これは、ヘンリー・ノリス・ラッセルによる「ウラン・鉛年代測定法：地殻中でウランが鉛になるまでの減衰率」に基づいています。^{p27, table 3.1} 1949年、H.E.スースは、一連の放射性同位元素に基づいて、40億年から50億年と推定しました。これは現在の推定時間に近く、さらに改良されて約45億6000万年になっている。

この計算では、放射能だけでなく粘性流体の対流も利用しているので、ペリーの貢献が忘れられていたにもかかわらず、ペリーのアイデアと放射能の効果を組み合わせています。その後のプレートテクトニクスの知見により、下部マントルが粘性流体であることはかなり確実になった。

ソーラーシステム

太陽系の形成と進化は、45億6,800万年前に巨大な分子雲のごく一部が重力で崩壊したことから始まったと推定されている。基本的には、同時期にシステム全体が発展したと考えられます。

宗教観

科学的手法の使用は、地球の年齢を計算するための一様性のある方法を前提としています。現在の科学的推定値に最も近いのはヒンドゥー教である。クリスチャンやユダヤ人の中には、創世記の創造物語が文字通り真実であると信じている人もいます。そうなると、地球が誕生したのは5000年前から1万年前の間ということになり、地球の歴史の中で年齢を計算する方法は一貫していません。しかし、最近では、このような疑問には科学的な方法で答えるのが一番だと考える人が多いようです。

質問と回答

Q:地球は何歳ですか?

A:地球の年齢は45億年余りと推定されています。

Q:地球の年齢はどのように決定されたのですか?

A:放射性年代測定法を用いて決定されました。

Q:地球で一番古い鉱物は何ですか?

A:地球最古の鉱物は、西オーストラリアのジャック・ヒルズから産出されるジルコンの微結晶で、少なくとも44億年前のものです。

Q:Ca-Alに富む介在物とは何ですか?

A: Ca-Alに富む包有物は、太陽系内で形成された隕石から発見された最も古い固体のかけらで、45億6700万年前に作られたものです。

Q: 人類が初めてこの問題を解決しようとしてから、どのくらいの時間が経ったのでしょうか?

A: 人類はその歴史のほとんどにおいて、この問題を解決し、地球の年齢に関する基本的な事実を明らかにしようとしてきました。

Q:科学者たちはいつから地球年齢を推定し始めたのですか?

A:科学者たちは、20世紀に入ってから、地球年齢を推定し始めました。

Q:Ca-Alに富んだ包有物について知ることは、地球の年齢について何を教えてくれるのでしょうか?

A:Ca-Alに富んだ包有物を知ることは、私たちの惑星の年齢の上限と、太陽系がいつ形成されたかを推定することにつながります。

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