宇宙の宝石

DOI
  • 橘 省吾
    北海道大学大学院理学院地球惑星科学部門

書誌事項

タイトル別名
  • Space Gems
  • 実験天文学から「はやぶさ２」まで
  • From Laboratory Astronomy to Hayabusa2

抄録

太陽系は今から 45 億 6700 万年前に誕生 した．太陽系のもととなった元素は，ビッ グバンで誕生した水素，ヘリウムを除いて， 恒星内部の核融合反応でつくられる．恒星 内部でつくられた金属元素は，進化末期の 恒星からの質量放出風の中で塵として凝縮 し，星間空間へと放出される．このような 塵が次世代の恒星や惑星の材料となる． <br> 進化末期の恒星が放出するガスの中や， 誕生直後の恒星の周囲の原始惑星系円盤 （惑星を産む母胎となる）に存在する塵の 正体は赤外線天文観測で調べられている． <br> 塵による特定波長の赤外線の放射や吸収 の特徴から，かんらん石や輝石，コランダ ムといった鉱物，非晶質ケイ酸塩，非晶質 炭素，芳香族炭化水素などの存在が報告さ れている．ペリドットやルビー，サファイ アが宇宙には塵として存在する． <br> このような塵が宇宙を旅し，太陽系に持 ち込まれた証拠が隕石のなかに見つかって いる．隕石の中には，太陽系の平均的同位 体組成とは大きく異なる微粒子が存在する． 同位体組成の大きな違いは太陽系での物理 化学反応では説明できないため，これらの 粒子は太陽系ができる前に銀河系内の恒星 の放出するガスの中でつくられ，その恒星 での元素合成（核融合）を反映した同位体 組成を保っているものと考えられている．<br> これらの微粒子は先太陽系（プレソーラー） 粒子とよばれ，太陽系の材料そのものだと 考えられている．最大でも 100 ppm 程度の 量ではあるが，ケイ酸塩，酸化物，炭化物， 窒化物，ダイアモンドなどのプレソーラー 粒子が見つかっている（プレソーラーコラ ンダム粒子（約 1 マイクロメートル）の電 子顕微鏡写真を以下に示す）． <br> また，隕石には誕生直後の太陽系で高温 のガスからつくられた塵やその集合体も含 まれる．難揮発性包有物とよばれる太陽系 最古の固体物質はカルシウムやアルミニウ ムといった難揮発性元素に富む鉱物の集合 体である．また，鉄に乏しいかんらん石の集合体も存在する． <br>我々の研究室では宇宙での塵の形成を実 験室で再現し，塵をつくりだす実験をおこ なっている．進化末期の恒星の周囲や誕生 直後の太陽系の高温・低圧環境を実験室に つくりだし，鉱物の晶出過程を調べている． 実験室でおこなう天文学である．以下に真 空赤外炉の写真およびガスから凝縮したフォルステライト微粒子（スケールバーは 1 マイクロメートル）の電子顕微鏡写真を示 す． <br> プレソーラー粒子は太陽系の材料の形成 プロセスを，難揮発性包有物やかんらん石 集合体は太陽系初期の高温鉱物形成プロセ スを知る手がかりとなる．これらの固体物 質は前述のとおり，隕石に含まれる．隕石 は宇宙から来た石であるが，実は隕石が本 当にどこから来たのかについてははっきり とはわかっていなかった．それに決着を付 けたのは，2010 年に小惑星イトカワの表面 粒子を回収し，帰還した探査機「はやぶさ」であった．地球に豊富に存在する普通コン ドライトとよばれる隕石が小惑星を起源と するということが証明されたのだ． <br> しかし，炭素質コンドライトとよばれ， 鉱物だけでなく，水（含水鉱物として）や 有機物を含み，海や生命の材料を地球にも たらした可能性のある隕石がどこから来た のかについてはわかっていない．また，水 や有機物が鉱物を主とする天体でどのよう に進化したのかについてもはっきりとした 結論は出ていない．これらの問題は炭素質コンドライトのもととなったと考えられる 天体に行けば，解決の糸口がつかめるはず である．太陽系の起源と進化，海や生命材 料の進化の場をさぐることを目的に，2014 年 12 月に探査機「はやぶさ 2」が小惑星リュウグウへと旅立った．リュウグウは C 型 小惑星に分類され，炭素質コンドライトの 母天体である可能性が高い．2020 年末から 始まるリュウグウサンプルの分析で私たち がなにを解き明かそうとするのかについて もお話ししたい．

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詳細情報 詳細情報について

  • CRID
    1390001205597318272
  • NII論文ID
    130005249635
  • DOI
    10.14915/gsj.38.0_1
  • 本文言語コード
    ja
  • データソース種別
    • JaLC
    • CiNii Articles
  • 抄録ライセンスフラグ
    使用不可

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