この古代のガラス片には火星の水の秘密が隠されています!

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そこには古代のコインほどの大きさで、羊毛繊維と同じくらいの厚さのガラス片、鉱物、岩石があります。これは火星隕石で、北西アフリカ7034またはブラックビューティーと呼ばれ、火星の地殻のさまざまな部分を接着する巨大な衝突によって形成されました。アリゾナ大学衛星惑星研究所の惑星科学助教授であるバーンズ氏と彼女の研究チームは、ブラックビューティー隕石と有名なアランヒルズ84001隕石の化学分析を実施し、火星の水資源の歴史と惑星の起源を再構築した。

しかし、1990年代に、この2つの隕石には火星の微生物が含まれているとされ、物議を醸した。研究結果はNature Geoscience誌に掲載された。分析の結果、火星は歴史の初期に少なくとも2つの異なる水源から水を得た可能性があることが示された。研究者らが発見した変動性は、地球とは異なり、火星には完全に閉じたマグマの海が存在しなかったことを意味している。火星内部のこれら 2 つの異なる水源は、内部の岩石惑星に合体できる物体の種類について何かを教えてくれるかもしれません。

火星の水を理解する

水の量が大きく異なる 2 つの非常に異なる惑星が衝突しても、完全に混ざり合うことはない可能性があります。この背景は、火星の過去の居住可能性や宇宙生物学を理解する上でも重要です。多くの科学者が火星の水資源の歴史を解明しようとしてきました。例えば、水はどこから来たのでしょうか?火星の地殻（表面）にどれくらい存在していたのでしょうか？火星の水はどこから来るのでしょうか？火星がどのように形成され、進化したかについて、水は何を教えてくれるでしょうか?研究チームは水素の2つの同位体に手がかりを探すことで、火星の水の歴史を解明することができた。

原子核に陽子を 1 個含む水素の同位体は「軽水素」と呼ばれます。もう一つの同位体は重水素と呼ばれ、原子核に陽子 1 個と中性子 1 個を含み、「重水素」として知られています。これら 2 つの水素同位体の比率は、惑星科学者に、岩石、鉱物、ガラスに含まれる水のプロセスと可能性のある発生源に関する情報を提供します。研究者たちは約20年間、火星隕石の同位体比を記録してきたが、そのデータはばらつきがあり、ほとんど傾向がないように見える。

隕石の謎

地球の岩石に閉じ込められた水は、いわゆる普通の水であり、海水の基準値である重水素と軽水素の比率が1：6420から逸脱していないことを意味します。一方、火星の大気は高度に分断されており、大部分が重水素、つまり重い水素で構成されています。これはおそらく、軽い水素が太陽風によって運び去られたためです。火星隕石の測定値は地球と火星の大気（その多くは衝突によって火星の深部から吹き飛ばされた）の測定値の差をカバーしており、研究チームは火星の地殻の水素同位体組成の研究を開始した。

特に、火星の地殻から採取したサンプル、ブラックビューティー隕石とアランヒルズ隕石を研究することにより。ブラック・ビューティーは、火星の歴史のさまざまな時代の表面物質が混ざり合ったものであるため、特に有用です。これにより、科学者は数十億年かけて火星の地殻がどのように形成されたかを知ることができます。隕石サンプルの同位体比は地球の岩石と火星の大気の中間に位置し、研究者らの調査結果を火星探査車キュリオシティによるものを含む過去の研究と比較すると、この傾向は火星の40億年以上の歴史の大半において当てはまっていたことが判明した。

研究チームは、なぜ地殻が火星のマントル（後にその下に位置する岩石）とこれほど異なって見えるのか説明しようと苦心している。火星の地殻におけるこのほぼ一定の同位体比を説明しようとする場合、大気を使ってそれを説明することはできません。しかし、私たちは地球の地殻がどのように形成されたかを知っています。内部の溶融物質が表面で固まって形成されます。研究者らがこの研究を始める前は、火星の内部は地球に似ており、そのままの状態であるという仮説が一般的だったため、火星のサンプル中の水素同位体比の変化は、地球による汚染か、火星を離れる際に大気に注入されたことによるものと考えられていた。

火星の内部構造が地球と似ているという考えは、火星隕石の研究から生まれたもので、火星の隕石は火星の核と地殻の間の内部であるマントルに起源を持つと考えられている。しかし、火星隕石は基本的にどこにでもあるため、これらのサンプルが火星のマントルの水について実際に何を教えてくれるのかを解明することは、歴史的に困難でした。地殻データが大きく異なるという事実に関して、データを注意深く検討した結果、地球化学的に異なる 2 種類の火星火山岩 (濃縮シャーゴッタイトと枯渇シャーゴッタイト) に、水素同位体比の異なる水が含まれていることが明らかになりました。

研究では、濃縮シャーゴッタイトには地球に似た枯渇シャーゴッタイトよりも多くの重水素が含まれていることが判明した。 2種類のシャーゴッタイトから水素を異なる割合で混ぜると、地球の地殻に関する情報が得られることが判明しました。研究者たちは、シェゴティの岩石には火星の水素の2つの異なる特徴が記録されていると考えており、この著しい違いは火星に水を供給した源が複数ある可能性を示唆している。

ボコパーク |研究/出典: アリゾナ大学

参考ジャーナル Nature Geoscience

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