地球の水は太陽よりも古い

水は地球上の生命にとって欠かせない要素の一つなので、科学者たちはそれがどのようにして地球に来たのかを知りたいと考えている。太陽系の水は太陽の化学反応で生成されたという説がある。もしそうだとしたら、水は特定の方法で形成された特定の星の周囲にしか存在しない可能性を示唆することになる。しかし、本日Science 誌に発表された新しい研究によると、地球の水の少なくとも一部は太陽が誕生する前から存在しており、星間空間から来たものであることが示唆されている。

これは、次にコップ一杯の水を飲むときによく考えるべきことだ。しかし、この発見は、水、そしておそらく生命が銀河系のいたるところに存在しているかもしれないことを意味する点でも素晴らしい。

「初期の太陽系の水が主に星間空間から氷として受け継がれたのであれば、同様の氷が、それに含まれる生命誕生前の有機物とともに、形成中の恒星の周りのほとんど、あるいはすべての原始惑星系円盤に豊富に存在する可能性が高い」と研究著者のコネル・アレクサンダー氏はプレスリリースで説明した。

研究者らは、水素と重水素の相対的な存在比を調査することで、地球の水の大部分が星間空間から来たと結論付けた。

重水素は水素のより重い兄弟のようなものです。どちらの原子も原子核に陽子を 1 つ持っていますが、重水素には余分な中性子が 1 つ含まれており、主に特殊な条件下で形成されます。たとえば、星間空間では、氷点下の低温と電離放射線により、水の氷には大量の重水素が含まれています。地球の水にもいくらかの重水素が含まれていますが、量は少なく、星間水の 30 分の 1 程度です。

水サンプルの水素と重水素の比率を調べると、水が形成された時の状況が分かります。しかし、これまで科学者たちは、地球の重水素が宇宙から来たのか、太陽の誕生時に作られたのか確信が持てませんでした。

研究者たちは、その答えを見つけるために、数学モデルを使って、生まれたばかりの太陽の周りの雲である若い太陽系の原始惑星系円盤を仮想的に再現した。研究者たちは、当時の温度と放射線条件に基づくと、科学者が地球の海や彗星で観測している水素と重水素の比率を若い太陽系が作り出すことは不可能だったことを発見した。そのため、研究者たちは、地球の水の7～50パーセントは、太陽系が誕生した星間物質から来たに違いないと推定している。

また、他の太陽系も同じ星間物質の中で形成されたと考えられることから、この発見は地球上の水の起源が特別なものではなく、喉の渇きを癒し、生命を維持するこの物質が銀河系全体の太陽系外惑星に広く存在する可能性があることを示唆している。