東北大など、ロシア・チェリャビンスク隕石から高圧鉱物を発見

ロシア・チェリャビンスク隕石から高圧鉱物（※１）を発見


＜概要＞
　東北大学大学院理学研究科地学専攻の小澤信助教（東北大学グローバル安全学トップリーダー育成プログラム）、宮原正明助教（現：広島大学大学院理学研究科・准教授）、大谷栄治教授（地球惑星物性学分野）は、ロシア科学アカデミーシベリア支部ソボレフ地質学鉱物学研究所、同ウラル支部鉱物学研究所、および、ノボシビルスク州立大学との共同研究として、２０１３年２月にロシア・チェリャビンスク州に落下した隕石から、天体衝突に伴う超高圧・高温条件の下で生成したヒスイ輝石（NaAlSi２O６（＊１））（図１）（※２）を世界で初めて発見しました。
　地球や隕石を構成する主な鉱物の一つに、斜長石（※３）があります。惑星内部や天体衝突のような超高圧・高温条件において、ナトリウムに富む斜長石（NaAlSi３O８（＊２））はヒスイ輝石（NaAlSi２O６）とシリカ（SiO２）相に分解することが知られています（図２）。また、超高圧・高温下で溶融した斜長石を冷却すると、ヒスイ輝石が結晶化することも実験的に明らかになっています（図２）。チェリャビンスク隕石は、その内部に至るまで溶融した部分を多く含むことから、地球に落下する前に大規模な天体衝突を経験したと推測されていました。しかしながら、その明確な証拠についてはこれまで示されていませんでした。今回、我々は、チェリャビンスク隕石の衝撃溶融脈（天体衝突によって隕石の一部が脈状に溶融した部分）の内部を電子顕微鏡で詳しく調べ、斜長石からヒスイ輝石が生成している様子を世界で初めて明らかにしました。ヒスイ輝石の存在と衝撃溶融脈の冷却速度等の計算を考慮すると、チェリャビンスク隕石の母天体に大きさ０．１５〜０．１９kmの天体が、少なくとも０．４〜１．５km／sの速度で衝突し、その際に少なくとも３〜１２万気圧の超高圧が発生したと推測されます。この研究成果は、“Nature　Publishing　Group”が発行する電子ジャーナル“Scientific　Reports”に５月２２日（現地時間）に掲載され、同時に、Nature　Publishing　Groupからハイライト論文としてプレスリリースされました。

　＊１・２：「NaAlSi２O６」「NaAlSi３O８」の正式表記は添付の関連資料を参照

＜発表論文＞
　Ozawa，S．，Miyahara，M．，Ohtani，E．，Koroleva，O．N．，Ito，Y．，Litasov，K．D．，＆Pokhilenko，N．P．Jadeite　in　Chelyabinsk　meteorite　and　the　nature　of　an　impact　event　on　its　parent　body．Scientific　Reports　４，５０３３；DOI：１０．１０３８／srep０５０３３（２０１４）．

　＊図１は添付の関連資料を参照

＜研究の背景＞
■地球近傍天体と天体衝突
　チェリャビンスク隕石のように、地球の近傍を通る軌道を持つ天体は地球近傍天体と呼ばれています。地球近傍天体は、将来地球に衝突する可能性があるため、その観測と軌道計算が世界規模で行われています。これらの天体は、もともと火星と木星の間にある小惑星帯に存在していたものが、何らかの作用により地球に接近する軌道を持つようになったものと考えられています。その要因の一つとして、他天体との衝突が挙げられます。チェリャビンスク隕石は、高温に晒され溶融した部分を多く含むことから、地球に衝突する以前に大規模な天体衝突を経験したと推測されていました。しかしながら、その明確な証拠はこれまで示されていませんでした。

■斜長石からのヒスイ輝石の生成
　ナトリウムに富む斜長石（NaAlSi３O８）は、超高圧・高温下においてヒスイ輝石（NaAlSi２O６）とシリカ（SiO２）相に分解することが実験的に知られています（図２）。また、超高圧・高温下で溶融した斜長石を冷却すると、ヒスイ輝石が結晶化することも実験的に明らかになっています（図２）。超高圧・高温が発生した地球上のクレーターの岩石や天体衝突を経験した他の隕石からは、このような反応で生成したと考えられるヒスイ輝石が発見されています。この分解反応は３〜１２万気圧で起きることが分かっており、チェリャビンスク隕石からヒスイ輝石が発見されたことにより、衝突によって発生した圧力が少なくとも３〜１２万気圧であることが分かりました。

　＊図２は添付の関連資料を参照

＜波及効果と今後の展開＞
　地球近傍天体の起源や軌道の進化を調べることは、将来起こりうる天体衝突の予測に重要です。チェリャビンスク隕石については、地球衝突の際の軌跡が良く記録されており、軌道計算が精確になされることが期待されます。今回推定された衝突イベントを組み込んだ数値計算を行うことにより、チェリャビンスク隕石がどのような軌道進化を辿ったのか、推測できる可能性があります。


　＊用語の解説は添付の関連資料を参照