会津大ら,近赤外分光計で小惑星に水を発見

会津大学らの国際研究グループは,「はやぶさ2」に搭載された近赤外分光計(NIRS3)の観測から得られた3μm波長帯のスペクトルを解析し,小惑星リュウグウ表面の組成と水の存在を明らかにした(ニュースリリース(2本目の論文))。

リュウグウは望遠鏡観測から,C型と呼ばれるスペクトルタイプに分類され,水や有機物を含む炭素質隕石に似た組成を持つと考えられてきた。しかしながら,水酸基や水分子の顕著な赤外吸収が現れる3μm波長帯のデータがなかったことから,その組成や水の存在は確定的ではなかった。

今回,NIRS3が取得したリュウグウの反射スペクトルには,水酸基に起因する微弱な2.72μmの吸収(OH吸収)が見られることを明らかにした。これは,僅かながら水分を含む鉱物(含水鉱物)がリュウグウ表面に存在することを示す直接的な証拠と言える。

さらに,極端に低い反射率(2%)や緩やかな正のスペクトル勾配などの特徴も見られた。これらの特徴と合致する隕石は,500℃程度の加熱か10GPa以下の衝撃を受けた特殊な炭素質隕石に限られることがわかった。これは,リュウグウを構成する物質が加熱や衝撃による二次的な変成作用を経験したことを示唆する。

また,OH吸収の吸収強度と中心波長に場所による有意な差は見られないことから,リュウグウが全体的に均質な組成であることを示された。また,リュウグウは母天体の衝突破片でできたラブルパイル天体であることから,母天体の内部物質も均質な組成であったと推測される。

リュウグウの加熱や衝撃による変成の原因については,(1)母天体内部での放射性加熱,(2)母天体が衝突破壊された際の衝撃加熱,(3)リュウグウが太陽に接近した際の太陽光加熱,などが考えられるという。

リュウグウのようなC型小惑星は,地球に水をもたらした有力な候補の一つ。実際,地球に存在する水のどのくらいの割合がC型小惑星によってもたらされたかを知るには,地球が誕生した後に衝突した小惑星の数量と合わせて,それらの内部に保持されていた水の量に関する情報が必要となる。

そのためには,C型小惑星上で水質変成作用が起きた際の水の行方を理解することが重要になる。この研究で得られたリュウグウの地質学的情報と,将来の試料分析から得られる物質科学的情報とを組み合わせることによって,母天体で起きた水質変成作用に関する理解を深めることができ,最終的に地球の水の起源に迫れるだろうとしている。

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