神大ら,鉄の小惑星表層成分を分光で示唆

神戸大学と仏コートダジュール大学/天文台,JAXAは共同で,小惑星帯での典型的な衝突速度での岩石弾丸の衝突によって生じるケイ酸塩のメルトが,鉄ターゲットにできたクレーターを覆って固化することを模擬衝突実験の試料のスペクトルから示した(ニュースリリース)。

最近の鉄隕石の研究から,太陽系の形成後最初の百万年以内に少なからぬ微惑星は地球型惑星のようにその天体内部がコア・マントル・地殻に「分化」し,天体内部がケイ酸塩・金属鉄に分かれたことが示されている。「分化」の際には天体内部は高温になるため,水のような成分は揮発して残っていないと考えられている。

そのような「分化」した小惑星は未だ小惑星帯に残っていると考えられているが,その一部は激しい衝突によってマントルが剥ぎ取られ,コアがむき出しになっていることが,地球で発見されている鉄隕石から示されており,宇宙線照射年代計測から,このような破壊は,数億から数十億年前に起こったと考えられている。

ところが,小惑星の可視・近赤外分光観測とレーダーの観測からは,鉄に富む天体(鉄隕石の供給源となる天体)は,鉄隕石の量や多様性に反してほとんど見つかっておらず,その原因はまだ解き明かされていない。

それに加えて,鉄に富むと考えられる小惑星の表面には,ケイ酸塩や含水鉱物が存在することが望遠鏡観測により示唆されているが,その起源についての研究は進んでいなかった。

研究グループは,鉄鋼や鉄隕石のターゲットに対して,岩石(無水・含水)の弾丸を小惑星帯での典型的な衝突速度である秒速数キロメートルで衝突させて,ターゲットに形成されたクレーターを電子顕微鏡で観察し,また,クレーター部分の反射スペクトルを測定した。

すると,発泡したガラス質の皮膜,あるいは,(油と水の混合物のような)鉄とケイ酸塩の不混和性液体が固化したものがクレーターを覆っていることがわかった。また,反射スペクトルには,OH基やH2Oの存在を示す3μm帯の吸収が見られた。

これらの結果は,鉄に富む小惑星の表面にケイ酸塩・含水鉱物が存在することが自然なことであると示しているという。

鉄に富む小惑星は,太陽系の形成初期におこった天体の分化過程を経験している。今後,衝突条件を変えた実験を行ない,惑星間空間の衝突によって鉄に富む天体の表層がどのように進化するのかについて詳しいメカニズムを解明していくことが期待されるとしている。

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