1億年前の星の衝突、その痕跡が今も深海に降り積もる

この発見は、2021年に同研究グループが発表した先駆的な研究の延長線上にあります。当時彼らは、超新星爆発で生成される鉄60（^(60)Fe）の流入と共にプルトニウム244を検出し、典型的な超新星爆発だけでは地球上の重元素量を説明できない可能性を示唆していました 。しかし今回の2026年の研究は、単なる存在確認に留まらず、決定的な年代特定によって核心に迫ったのです。

「消えたキュリウム」が暴いた100億年前のタイムリミット

深海の泥から数十個のプルトニウムを見つけるだけでも驚くべき成果ですが、今回はむしろ「発見できなかったこと」にこそ、最大の鍵が隠されていました。

研究チームは、プルトニウム244と同時に生成されるはずのrプロセス同位体、キュリウム247（^(247)Cm）を探しました。結果は、「星間由来のキュリウム247は皆無」というもの。検出されたのは、過去の大気圏内核実験によるごく微量のものだけでした。これは皮肉にも、クラストがキュリウムを確かに取り込み、長期間保持できることを証明する「幸運なコントロール実験」となったのです 。

では、なぜキュリウムがないことが重要なのでしょうか。

それは、キュリウム247の半減期が約1560万年と、プルトニウム244の約5分の1しかないからです。もし二つの元素が同じ天体現象で作られ、それが比較的最近の出来事なら、両方とも検出されるはずです。プルトニウムは残っていて、より寿命の短いキュリウムが完全に消えているという事実は、キュリウムがほぼすべて崩壊し尽くすのに十分な時間、すなわち少なくとも1億年以上が経過していることを物語っています 。

この「非存在」という証拠によって、大爆発の発生時期は、それまでの推定より大幅に遡り、おおむね1億～1億5000万年前に絞り込まれたのです 。

一過性の嵐ではない、絶え間ない「星くずの雨」

今回の研究で、もう一つ決定的だったのは、プルトニウム244の分布の仕方です。もしこれが数万年前の単発的な超新星爆発の残骸であれば、そのシグナルは堆積層の特定の一層に集中しているはずです。

ところが、実際には数百万年に数ミリしか成長しないクラストのすべての層にわたって、均一に分布していました 。

これは、今回見つかったプルトニウムが、地球が一時期だけ「デブリの雲」を通過した化石などではなく、今もなお地球が通過し続けている、広大な星間ダストの領域に起源を持つからだと考えられます。古代の爆発で撒き散らされた放射性の星くずは、巨大な雲のように銀河系の一角に漂い、絶え間なく、均一に地球に降り注いでいるのです 。

この発見は、発生源の特定にも強力な制約を与えます。通常の超新星爆発では、物質は比較的狭い範囲に集中して放出される傾向があります。これほど長期間にわたり、これほど広範囲に高濃度の重元素をまき散らすには、発生源は極めて強力でなければなりません。最も有力な候補は、中性子星同士の合体、いわゆるキロノバと呼ばれる現象です。これは、超高密度の恒星の残骸である中性子星が衝突し合う、宇宙で最もエネルギッシュな爆発現象の一つです 。

金もプルトニウムも、「キロノバ」で作られた？

金、プラチナ、ウラン、プルトニウム……周期表の終わりに位置するこれらの重元素が「どこで作られたのか」は、天文学の長年の謎でした。恒星内部の核融合では鉄までしか作れません。鉄より重い元素は、中性子が洪水のように原子核に降り注ぐ「rプロセス」のような特殊な環境が必要です。その現場は長らく、大質量星の最期である超新星爆発だと考えられてきましたが、理論的なモデルでは、宇宙に存在する量の重元素を作り出すには力不足だったのです。

今回の深海のデータは、標準的な超新星爆発が主要なrプロセス工場ではないという、近年強まっている証拠をさらに補強するものです。論文の共著者である物理学者アントン・ヴァルナー氏は、「通常の超新星爆発では、観測されたシグナルに匹敵する量の重元素は生成されない」と指摘しています 。2021年の研究でも、地球で見つかるプルトニウム244の量は、超新星爆発だけでは説明が困難だとされていました 。

2026年の研究は、これをさらに推し進めました。元素合成の古い年代、均一な分布、そしてキュリウム247の消失。これらすべてが、稀で強力な現象、すなわち中性子星合体を発生源として指し示しているのです。これは、2017年に重力波と光で観測されたキロノバ「GW170817」が、金やプラチナのような重元素の合成現場であることを直接証明した事実とも完全に符合します。

つまり、私たちが身に着ける金の指輪も、地殻に眠るプルトニウムも、その起源は、夜空に輝く超新星の残骸ではなく、目には見えない超高密度の星同士の激突という、宇宙が仕掛ける最も壮絶な花火の中にあった可能性が高いのです。そして、そのはるか遠くの大惨事の名残りが、100万年の時を超え、今も静かに、私たちの空から降り注いでいます。