「にがり」成分からわかった、リュウグウ母天体の鉱物と水の歴史
【2024年9月12日 海洋研究開発機構】
リュウグウのようなC型小惑星は、火星と木星の間にある小惑星帯(メインベルト)を代表する始原的な小惑星で、原始惑星系円盤の中で惑星にならなかった固体成分だと考えられている。
これまでに「はやぶさ2」が持ち帰ったリュウグウ試料の様々な分析が行われているが、水などに溶けやすい成分(可溶性成分)の含有量や組成、化学的な性質はあまり詳しくわかっていなかった。
海洋研究開発機構の吉村寿紘さんたちの研究チームは、試料に含まれる鉱物や化学抽出物の組成を知ることで、リュウグウの母天体に含まれていた水の水質やその後の物質の進化を復元できると考え、リュウグウ試料に金属元素として鉄の次に多く含まれるマグネシウムに着目した。
吉村さんたちはリュウグウ試料を水や熱水・弱酸・強酸で順番に抽出し、抽出物に含まれるナトリウム・マグネシウム・カルシウム・カリウムなどの陽イオンの比率やマグネシウムの同位体組成を測定し、マグネシウムを含む鉱物が水から沈殿していった順序を詳しく調べた。また、炭酸マグネシウムの鉱物の一種である「ブロイネル石」((Mg,Fe)CO3)の微粒子をリュウグウ試料から単独で取り出し、レーザー顕微鏡や高精度同位体質量分析計を使った精密な分析も行った。
分析の結果、マグネシウムを多く含む無機鉱物が母天体の中で水から沈殿していった順番が明らかになった。リュウグウの母天体では、マグネシウムイオンは水質変成によってまず層状ケイ酸塩(粘土鉱物)となって沈殿し、次に炭酸塩鉱物となって沈殿したと考えられる。
これによって水中のマグネシウムイオンは減り、母天体の中で水と鉱物が最後に接触していた時代の水質はナトリウムに富んでいたと推定される。一般に、層状ケイ酸塩などの粘土鉱物の表面や有機物の分子には負の電荷を帯びている部分があるが、こうした鉱物の表面にナトリウムイオンが結合し、一部のナトリウムイオンは可溶性や揮発性の有機物との塩を作ったと考えられる。
ナトリウムとマグネシウムは地球の海水でも主要な塩分であり、これらを含む塩水は「にがり」とも呼ばれる。海水ではナトリウムイオンが陽イオンで最も多く、次に多いのがマグネシウムイオンだ。今回の研究で、リュウグウ母天体に存在した水でも同じ順序で陽イオンが溶存していたことがわかり、初期の太陽系で起こった水を仲立ちとする化学反応の詳しい歴史が初めて明らかになった。
今回使われたマグネシウム同位体の組成分析を、NASAの探査機「オシリス・レックス」が持ち帰った小惑星「ベンヌ」などの始源天体の帰還試料にも使うことで、始源的天体の進化過程の似ている点や多様性についての手がかりが得られれば、始源天体自体の進化や、こうした始源天体が原始地球にもたらしたと考えられる水や有機物についても貴重な知見となり、地球の海や生命の起源や進化を解明することにもつながるかもしれない。
〈参照〉
- 海洋研究開発機構:小惑星リュウグウに存在するマグネシウム炭酸塩の形成史と始原的なブライン(brine)の化学進化を解明
- Nature Communications :Breunnerite grain and magnesium isotope chemistry reveal cation partitioning during aqueous alteration of asteroid Ryugu 論文
〈関連リンク〉
- 「はやぶさ2」:
- JAXA宇宙科学研究所:小惑星BennuのサンプルがJAXA相模原キャンパスに到着!
- OSIRIS-REx:
- 星ナビ.com 「はやぶさ2」ミッションレポート
- アストロアーツ 天体写真ギャラリー:リュウグウ
関連記事
- 2024/10/08 二重小惑星探査機「ヘラ」、打ち上げ成功
- 2024/09/25 「はやぶさ2」が次に訪れる小惑星に「トリフネ」と命名
- 2024/08/09 「はやぶさ2」が次に訪れる小惑星は細長いかも
- 2024/07/18 リュウグウ試料から生命の材料分子を80種以上発見
- 2024/05/09 リュウグウの試料中に、初期太陽系の磁場を記録できる新組織を発見
- 2024/03/19 『恋する小惑星』を追体験!Webアプリ「COIAS」
- 2024/01/29 リュウグウに彗星の塵が衝突した痕跡を発見
- 2024/01/11 「プラネタリウムの父」バウアスフェルドの名を冠した小惑星観測キャンペーン
- 2023/12/25 タンパク質構成アミノ酸が一部の天体グループだけに豊富に存在する理由
- 2023/12/15 リュウグウの岩石試料が始原的な隕石より黒いわけ
- 2023/12/15 2023年12月22日 ベスタがオリオン座で衝
- 2023/12/13 「はやぶさ2♯」の目標天体2001 CC21命名キャンペーン
- 2023/12/12 小惑星レオーナによるベテルギウスの食、世界各地で観測
- 2023/12/07 リュウグウ試料が示す、生命材料の輸送経路
- 2023/11/15 リュウグウ試料に水循環で生じたクロム同位体不均質が存在
- 2023/11/07 探査機「ルーシー」が最初の目標小惑星に接近、衛星を発見
- 2023/10/16 金属小惑星を目指す探査機「サイキ」打ち上げ成功
- 2023/10/03 リュウグウの見え方が宇宙と実験室で違う理由
- 2023/09/25 探査機「オシリス・レックス」地球帰還、小惑星ベンヌの試料入りカプセルを届ける
- 2023/09/21 リュウグウ試料から始原的な塩と有機硫黄分子群を発見