2つの隕石の謎が天文学者の生命の起源の調査に役立っている

2021年2月の肌寒い夜、イングランド南西部のなだらかな丘陵地帯にある庭園に囲まれた市場の町ウィンチコムは、隕石が空を横切ると火の玉と衝撃音で明るく照らされた。

天文学者たちは、自分たちに与えられたばかりの岩石の価値を即座に理解し、すぐにそのことを伝えた。その後数日間、地元の人々や科学者らは生垣や畑、私道をくまなく調べ、合計で1ポンドを超える地球外の破片を集めた。

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専門家たちがこの火球に興奮するのには十分な理由があった。結局のところ、この火球はウィンチカムの15世紀の城よりはるかに古いものだった。この隕石は太陽系が誕生した当初から存在する45億年前の遺物だった。このような破片を研究することで、研究者たちは惑星がまだ形成されていた時代に何が起こっていたのか、火星のような惑星がかつてどれほどの水で覆われていたのかなどを理解するのに役立つ。

「ウィンチコム隕石には、地球上の海洋と生命を活性化させるために必要なすべての成分、つまり水と有機分子が含まれています」とロンドン自然史博物館の地球科学者アシュリー・キングは言う。彼は、科学誌サイエンス・アドバンスにウィンチコム隕石に関する調査結果を発表した数十人の科学者の一人である。 今日。

英国の瓦礫は、天文学者が炭素質コンドライトと呼ぶものの一例である。これらの岩石は実に太古の昔から存在し、太陽系の誕生当初、太陽系の外縁部で形成され、最終的に内惑星の近くに落下したと考えられる。

炭素質コンドライトは、他の宇宙岩石のほとんどよりも炭素含有量がはるかに高い。また、天文学者が揮発性物質と呼ぶ、メタン、窒素、二酸化炭素、そしてもちろん水などの物質も豊富に含まれている。これらはすべて宇宙では凍結しているが、太陽系内部の熱によって容易にガスに変わる可能性がある。

炭素質コンドライトは地球に来ることはあまりなく、地球上で研究のために収集される何千もの隕石のうちのほんの一部を占めるに過ぎない。2009年にデンマークで1つが地面に落下し、2012年にカリフォルニアでもう1つが衝突した。これら2つの例はウィンチコム岩石と似た軌跡をたどったようで、これら2つの隕石の起源の物語が共通している可能性を示唆している。

これほど古い岩石から物質を見つけるには、天文学者はしばしば地球外に輸送員を派遣しなければならない。2014年に日本から打ち上げられた宇宙船「はやぶさ2」は、6年後に地球近傍小惑星リュウグウ162173から採取したサンプルを地球に持ち帰った。2016年に打ち上げられたNASAの探査機「オシリス・レックス」は、2023年に別の地球近傍小惑星ベンヌ101955から採取した同様のサンプルを地球に持ち帰る予定だ。どちらの小惑星もコンドライトの疑いがある。

ウィンチコムの岩石は地球に落下したため、宇宙機関の手間が省けた。さらに、地元の人々がドアベルカメラやドライブレコーダーで隕石の進路を捉えていたため、天文学者は岩石が大気圏をどう進んだかを再現するのに苦労しなかった。

「元の岩石が大気圏に入る前の軌道は分かっており、隕石は着陸後わずか数時間で回収されたため、これはいわば、小惑星からの『自然な』サンプル回収ミッションのようなものだ」とキング氏は言う。

破片は既知の環境から来たものなので、天文学者はどの破片が隕石から来たもので、どれが例えば私道から来たものか自信を持って判断することができた。破片はまた数日以内に回収されたため、汚染は最小限に抑えられた。「ウィンチコム[岩石]は手つかずのままで、地球環境による変化がなく、時間を遡る機会を与えてくれる」とキング氏は言う。

「ウィンチコムの水の成分について実に興味深い測定を行い、それが100％地球外起源のものだと分かった」と、キング氏の共著者の一人、スコットランドのグラスゴー大学の地球科学者ルーク・デイリー氏は言う。

科学者たちはタイムカプセルの中に水を発見しただけでなく、地球上の生命の構成要素であるアミノ酸を含む炭素と酸素を含む化合物も検出した。

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ウィンチコムの岩は地球上では珍しいものですが、初期の太陽系にはこのような破片があふれていたはずです。多くの点で、これらは残り物、つまり成長中の小さな惑星に食べられなかった物質です。当時、炭素質コンドライトが次々と内惑星に侵入し、その表面を破壊していたはずです。そのため、ウィンチコムのような岩が、水星、金星、火星とともに地球に水とアミノ酸を運ぶのに役立った可能性があります。これにより、別の疑問が生じます。それらは、生命を育む物質をどれだけ運んでいたのでしょうか?

その答えを見つけるために、フランスとデンマークの研究者グループが、非常に異なる種類の隕石を調査した。それは、火星から砕けて飛び散り、地球に落ちた破片である。このような隕石の例は約200個知られており、科学者は故郷の惑星にいながらにして火星の歴史を垣間見ることができる。この研究結果は、サイエンス・アドバンス誌にも掲載された。 今日。

火星由来の岩石には、特に危険な兆候が見られる。それはクロムだ。この重金属が赤い惑星に存在しないわけではないが、特定の同位体であるクロム54は地殻に自然に存在するものではない。実際、クロム54の起源はコンドライトである可能性が最も高い。この隕石サンプルのクロム濃度から、専門家は火星に衝突したコンドライトの数を推定できる。

「これにより、火星に存在していたはずの水の最小量について、確かな推定値を出すことができる」とデンマークのコペンハーゲン大学の天文学者マーティン・ビザロ氏は言う。同氏と同僚らは、火星に衝突したコンドライトと、火星の激しく揺れ動く内部から立ち上る水蒸気が組み合わさって、火星をほぼ 1,000 フィートの深さの海に浸した可能性があると結論付けた。

「この研究は本当に興味深いもので、水が豊富な小惑星が地球型惑星への揮発性物質の主な供給源であるという仮説をさらに裏付けるものとなる」と、火星の岩石研究の著者ではないキング氏は言う。

ウィンチコム隕石に関して言えば、その論文を書いた科学者たちは、空から落ちてきてほぼ彼らの膝の上に落ちてきた岩石の表面をほんの少しかじったにすぎない。それは、限られた確かな手がかりから宇宙の時代を垣間見る窓である。例えば、地球最古の岩石は、わずか40億年ほど前のものだ。

「この石から、もっともっと面白い科学が発見されるでしょう」とデイリー氏は言う。「すべてを網羅するのは不可能です。」