地球最古の75億年前の物質を発見 国際研究チーム

ポール・リンコン、BBCニュースウェブサイト科学編集長

Pre-solar grain and Egg Nebula Image copyright ESA/Hubble/NASA/Janaína Ávila
Image caption マーチソン隕石に含まれるプレソーラー粒子の一部(白枠の中の物質)。卵星雲(写真中央)のような星からできた可能性がある

1960年代にオーストラリアに落下した隕石(いんせき)の中から、約75億年前の微粒子が発見された。地球上に存在する最古の物質とみられる。

微粒子を発見したのは、アメリカとスイスの研究チーム。米国科学アカデミー紀要(PNAS)に13日に掲載された研究論文によると、この微粒子は太陽系の誕生よりも前から存在していたとされる。

星は爆発によって消滅する。この時、含まれていた粒子は宇宙空間へと放出される。こうした「プレソーラー粒子」は、新たな星や惑星、月や隕石に組み込まれていく。

研究論文の筆頭著者を務めた、イリノイ州シカゴのフィールド自然史博物館の学芸員で、シカゴ大学准教授のフィリップ・ヘック氏は、発見した微粒子は「星の固体サンプルで、本物の星くずだ」と述べた。

に落た隕石を調査

アメリカとスイスの研究チームは、1969年9月28日にオーストラリア・ヴィクトリア州マーチソン付近に落下した、マーチソン隕石に含まれていた40もの「プレソーラー粒子」を分析した。

論文の共同著者で、フィールド自然史博物館とシカゴ大学で研究をしているジェニカ・グリア氏は、「まず、隕石の破片を粉々に砕くところから始まる」と手順を説明した。

「全ての破片を分離させると、ペースト状のようになる。刺激性があるのが特徴で、腐ったピーナツバターのような臭いがする」

このいやな臭いがするペーストは、酸で溶解され、星くずのみが残るという。

「針を見つけるために、干草の山を燃やすようなもの」だと、ヘック氏は述べた。

宇宙線にさらされた期間をもとに

こうした粒子がどれくらい古いか調べるため、研究者は宇宙空間でどれくらいの期間、宇宙線にさらされていたのかを測るという。宇宙線とは、宇宙空間を飛び交う高エネルギーの放射線のことで、固体を貫通する。

Image copyright Janaína N. Ávila
Image caption 「プレソーラー粒子」の電子顕微鏡写真。この粒子の長さは約8ミクロン

宇宙線の一部は物質と相互作用し、新たな要素を生み出す。物質が宇宙線にさらされるほど、より多くの要素がつくられる。研究者は、この元素ネオン「Ne-21」の特定の同位体を用いて調査した。

「この条件は、暴風雨の中、バケツを外に置いておくことと似ている。雨が降り続くと仮定すると、バケツの中にたまった水の量で、どれくらいの間バケツが雨にさらされていたのかが分かる」とヘック氏は例を挙げた。

新しい要素がいくつあるかを調べることで、粒子がどれくらいの間宇宙線にさらされていたかが分かる。

こうした「プレソーラー粒子」の一部が、これまでに地球上で発見された最古の物質だと判明した。

約75億年前の粒子を発見

宇宙線との相互作用が最も多かった粒子は、46億~49億年前のものだった。太陽が誕生したのは46億年前で、地球はそれより後の45億年前に誕生した。

研究の結果、最も古かった粒子は、約75億年前に誕生したものだった。

Image copyright James St John
Image caption 1969年にオーストラリアに落下したマーチソン隕石

さらなる発見へ

ヘック氏はBBCニュースの取材に対し、「55億年以上前のものだったのは粒子の1割だけ。6割は『若く』、46億~49億年前のものだ。そして残りは、その中間の古さだ。(中略)マーチソン隕石やほかの隕石にはもっと古いプレソーラー鉱物が含まれているはずだが、我々はまだその発見には至っていない」と述べた。

これまでにネオン同位体に基づいて最古だとされていたプレソーラー粒子は、55億年前のものだった。

専門家の間では、新しい星は一定の間隔で形成されるのか、あるいは時間の経過の中で、多く形成される期間とそうでない期間があるのかといった議論がなされている。今回の発見はこうした議論に光明を投じることとなった。

ヘック氏は、「これらの粒子のおかげで、我々はいま、70億年前の銀河系における、星が多く形成された期間を突き止めるための、直接的証拠を入手できている」と述べた。

プレソーラー粒子がグラノーラぐらいの大きなかたまりになった状態で宇宙空間を漂っていることが多いことも明らかになった。「誰もそんな規模では不可能だろうと思っていた」とヘック氏は述べた。

(英語記事 Oldest material on Earth discovered

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