火星と太陽系の「空白の歴史」を埋める2つの隕石

2つの隕石研究が、惑星の歴史に残る大きな空白を別々の方向から埋めつつある。

火星由来のシャーゴッタイト「NWA 13441」は、約12億7300万年前の火山活動を記録している。この時代のシャーゴッタイトはこれまでほとんど知られておらず、火星の地質史を再構成する新たな基準点となる。いっぽう、南極で見つかった隕石「DOM 08006」からは、太陽系が形づくられ始めてから最初の20万年以内に磁場が存在したことを示す微小な記録が見つかった。13

この結果は、惑星形成を「重力か磁場か」の二者択一にするものではない。むしろ、重力と磁場の双方が重要な役割を担い、極めて古い物質が、直接観測ではたどりにくい時代の手がかりを保存していたことを示している。

NWA 13441が埋める火星の「隕石の空白」

NWA 13441は2019年にアルジェリアで回収され、火星起源の火成隕石として知られる「かんらん石斑晶シャーゴッタイト」に分類された。研究チームは、その結晶化年代を約12億7300万年前と測定した。213

この年代は、既知のシャーゴッタイトの分布の中間に位置する。これまでの試料の多くは約6億年前より新しく、次に古い年代の試料は約24億年前にさかのぼる。NWA 13441は、約18億年に及ぶこの空白の期間について、火星のマグマ活動を示す初めての既知のシャーゴッタイト試料となった。13

もちろん、この空白は火星がその期間ずっと地質学的に静かだったことを意味しない。欠けていたのは、あくまでこの時代を直接調べられる種類の試料だ。NWA 13441によって、火星がその中期の歴史にどのように火山岩を生み出したのかを検討するための新しい手がかりが加わった。

ネオジム同位体が示す、火星内部の異なる貯留層

NWA 13441の特徴は、年代だけではない。同位体組成にも、これまでのシャーゴッタイトとは異なる点がある。初期のネオジム同位体組成が、太陽系初期の始原的物質と結びつくコンドライトの値に近いのだ。713

有力な解釈は、このマグマが、ほかのシャーゴッタイトが示す供給源とは異なる火星マントルの貯留層に由来するというものだ。その場所では、化学的な再加工が比較的進まず、火星形成初期から受け継いだ組成が残っていた可能性がある。言い換えれば、NWA 13441は、火星内部のこれまで試料化されていなかった領域の物質を取り込んでいるのかもしれない。113

ただし、これは同位体データから導かれた解釈であり、火星内部を直接撮影したものではない。同位体パターンは異なる物質貯留層の関係を示せる一方、その正確な深さや、物質が完全に変化を受けていないことまで単独で証明するわけではない。

それでも、火星が地球よりも古い始原的物質を保存しやすかった可能性とは整合する。地球では、活発なプレートテクトニクスによって地殻や浅い部分の地質記録が絶えず再循環しているためだ。13

DOM 08006が残した、太陽系誕生直後の磁場の記録

もう一つの研究は、さらに遠い過去に目を向ける。マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者らは、南極で回収された隕石DOM 08006に含まれる「カルシウム・アルミニウムに富む包有物（CAI）」を調べた。CAIは太陽系で最も古い固体物質の一つで、太陽系が形づくられ始めてから最初の約20万年以内に形成されたと考えられている。

CAIには、初期の太陽系星雲に相当な強さの磁場が存在したことを示す残留磁化の記録が残っていた。推定された古磁場強度は、およそ150〜600マイクロテスラだった。

この発見が重要なのは、初期太陽系が重力だけで崩壊していく単純なガスの雲ではなかったことを示すからだ。ガスや塵が中心へ移動するには、回転運動が持つ角運動量を外へ運び出す必要がある。電離したガスと磁場の相互作用は、その角運動量を輸送し、成長する原始太陽系円盤で物質が内側へ降着するのを助ける可能性がある。

つまり、隕石の証拠は、磁場が円盤内の物質の流れを組織し、成長する太陽へ物質を運び、やがて惑星を形づくる材料の環境に影響を与えたというモデルを支持する。ただし、磁場が重力に取って代わった、あるいは磁場だけで太陽や惑星を生み出したという意味ではない。磁場もまた、重要な補助的プロセスだった可能性を示す結果だ。

2つの研究をつなぐ共通点

火星と初期太陽系を扱う2つの研究は、対象とする時間スケールこそ大きく異なる。しかし、そこには共通する科学的なメッセージがある。惑星の記録は完全ではなく、手のひらに収まるような小さな試料が、遠隔観測だけでは再現しにくい過去の出来事を記録しているということだ。

NWA 13441は、火星の火山史に欠けていた時点を補い、惑星内部に保存された特徴的な化学組成の貯留層を示唆する。DOM 08006はさらに時代をさかのぼり、太陽系誕生直後の円盤に、物質の動きを左右し得る磁場がすでに存在していたことを示した。

2つの成果が示すのは、慎重ながらも重要な結論だ。火星は、化学的に特徴のある古い物質を少なくとも一部保存していた可能性がある。そして、生まれたばかりの太陽系は、重力だけではなく磁場にも影響を受けていた。今後、さらに多くの隕石と精密な実験データが集まれば、この初期の惑星史はより詳しく描き直されていくことになる。