エポックメイキングな隕石たち その 13：Renazzo 隕石 ～先太陽系 - 初期太陽系の始原的物質の痕跡～／橋口253

エポックメイキングな隕石たち（その1３）：
Renazzo隕石 ～先太陽系-初期太陽系の始原的物質の痕跡～
橋口 未奈子1

2018年7月2日受領，査読を経て2018年7月26日受理．

（要旨）1824 年にイタリアに落下した Renazzo 隕石は CR コンドライトを代表する隕石で，プレソーラー粒子の存在や，水，有機物が示す同位体異常から，その始原性を知らしめた隕石である．また，コンドリュール内部及び外縁部に多くの金属鉄を含んでおり，コンドリュール形成時の金属粒子とケイ酸塩の挙動についても多くの知見をもたらしている．

1. はじめにラーラ県レナッツォ村（44° 46'N，11° 17'E）に一条の光と複数の火球が目撃された．総重量 10 kg の隕石とコンドライトは，組織，鉱物組成，全岩化学組成，して回収されたのが Renazzo 隕石である．破片は計 3

酸素同位体組成によって，複数の化学グループに分類

つ，最も重いものは 5 kg の重量があったと記録が残される．炭素質コンドライトは CI, CM, CO, CV, CK,されている [1–3]．Renazzo 隕石は，落下が目撃された

CR, CH, CB の 8 グループに分類され，C の後ろのアル

非常に貴重な隕石で，他に落下が目撃されている CR

ファベットは代表する隕石の頭文字に対応している．

コンドライトは Al Rais 隕石（1957 年落下）と，Kaidun

Renazzo 隕石は，CR（炭素質 Renazzo-like）コンドライ隕石の一部（1980 年落下）のみである [1]．

トを代表する隕石である．

Renazzo 隕石は落下時期こそ古いものの，長らく研2018 年 7 月 20 日現在，180 個の CR コンドライトが究が行われなかった．最初に岩石記載を行ったのは発見されており [1]，特に，CR コンドライトの全岩やMason らで，サイズの大きなコンドリュールや Fe-Niマトリックスの粘土鉱物，有機物が示す特異な同位体金属に富む特徴などが報告された [4]．当初は岩石組組成には多くの研究者が着目し研究が進められている．

織が CV コンドライトに類似していることから，Fe-Renazzo 隕石は，希ガスや水素・窒素の同位体組成かNi 金属に富む例外的な CV コンドライトと考えられてら，CR コンドライトが最も始原的な隕石種であるこいた [5]．しかし，1900 年代に入って落下した Al Raisとを最初に示した隕石である．また，コンドリュール

隕 石 や Kaidun 隕 石， 南 極 で 発 見 さ れ た 隕 石 な ど，中の金属粒子の分析によって，コンドリュール形成時Renazzo 隕石と類似した化学的特徴を示す隕石が発見の金属粒子とケイ酸塩の挙動についても様々な議論がされ，その後議論を経て，1993 年に CR コンドライト行われており，落下後 200 年近く経つ現在も数多くの（Renazzo-like chondrite）という新しい分類が確立さ研究が行われている．本稿では，Renazzo 隕石の概略れた [6]．実に，回収されてから 169 年後のことだった．とエポックメイキング的研究を紹介する．

Renazzo 隕石は，コンドリュール，難揮発性包有物，暗色包有物，Fe-Ni 金属，硫化物，細粒マトリックス

2. Renazzo隕石から構成される．Fe-Ni 金属の存在度が炭素質コンド
ライトとしては異例に高く（7.4 vol % ; [6]）
（図 1）
，こ1824 年 1 月 15 日午後 20 時 30 分頃，イタリアのフェ
1. 九州大学惑星微量有機化合物研究センター
hashiguchi.minako.123@m.kyushu-u.ac.jp

れは CR コンドライトの大きな特徴である．また，層状ケイ酸塩や炭酸塩を含み水質変質の痕跡を示すことから，岩石学タイプ 2 に分類され [6, 7]，CR2 コンドラ

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研究（e.g. [12]）につながっており，太陽系形成前に存在したプレソーラー粒子の単離・発見への引き金となったのである．このような種々の起源による希ガス同位体異常は，Renazzo 隕石の始原性を反映したもので，Renazzo 隕石は CR コンドライトの始原性を最初に示した隕石であると言える．

図1： Renazzo隕石薄片の電子顕微鏡写真．濃い灰色の球状物質
はコンドリュール，白色の物質は主に金属粒子に対応する．数100 µm ～ mmサイズのコンドリュールを多く含み，コンドリュール内部や外縁部には多数の金属粒子が含まれる．スケールバーは3 mmに対応する．データ提供 : 阿部憲一博士（ウェズリアン大学），北海道大学大学院理学研究院圦本研究室．

4. 高いD/H比をもつ水の起源についての論争
Renazzo 隕石は，コンドライトに保存されている水の起源についての論争のきっかけになった隕石でもある．低温環境下で生成する星間空間の水分子や彗星氷は高い D/H 比を示す
（e.g. [13]）．また，コンドライト

イトの中でも特に強い水質変質を受けている隕石であからも高い D/H 比をもつ含水鉱物が報告されており，

る [6]．

水素同位体組成を元にコンドライト中の水の起源が議論されてきた（e.g. [14]）．

3. Xe同位体異常とプレソーラー粒子

高い D/H 比をもつ水がコンドライトから最初に報告 さ れ た の は 1979 年 で， 普 通 コ ン ド ラ イ ト の–4

プレソーラー粒子は，太陽系形成以前に赤色巨星やでChainpur 隕石の水（最大 D/H 値 9 × 10 : ～4,800 ‰）超新星で形成された星間塵のことで，始原的な地球外あった [15]．このような水の起源として，原始太陽系試料に保存されている．太陽系物質とは著しく異なる星雲での H2 ガスと H2O の同位体交換による熱的なプ同位体組成（同位体異常）を示すことから発見され，ダロセスなどが提唱されていた [16]．しかしその後，星イヤモンドや SiC，グラファイト，Al2O3 などの酸化物，間空間での化学反応で生成したことを示唆した隕石のケイ酸塩などが報告されている．プレソーラー粒子の1 つが Renazzo 隕石である．

存在は，1970 年代の始原的隕石中の酸素同位体異常

1995 年 Deloule らによる二次イオン質量分析装置の発見 [8] から広く受け入れられるようになったが，（SIMS）を用いた局所分析で，Renazzo 隕石のコンド

Renazzo 隕石は，それ以前に，初期太陽系における同リュール，マトリックス，炭素質包有物などの水素同位体不均一と，始原的隕石中のプレソーラー粒子の存位体組成が測定された [14]．その結果，マトリックス在を示唆した隕石である．

が最も高い D/H 比（δD ≧ 1,050 ‰）を示し，Si や K++

1964 年，Renazzo 隕石の段階加熱による希ガス同位イオン強度と D/H 比の明らかな正の相関が見られた

体分析によって，2 タイプの Xe 同位体異常が報告さことから，高い D/H 比のキャリアはマトリックスのれた [9]．1 つは，放射性核種である
129

129

I の壊変を起因
134136とする Xe の大きな過剰，もう 1 つは， Xe と Xe
129

層状ケイ酸塩であることが示された（図 2）．そして，マトリックスの水素同位体組成は，原始太陽系星雲のの 過 剰 で あ る． Xe の 過 剰 は Reynolds に よ っ て

圧力・温度範囲における熱力学的プロセスで説明する

Richardton 隕石（H5 普通コンドライト）や Indarch 隕ことが出来ず，120 K 以下の星間空間でのイオン－分石（エンスタタイトコンドライト）から既に報告されて子反応によって形成されたと主張された．

いた [10, 11]．後者は Xe 同位体組成のバリエーション

しかしながら，マトリックス中の含水鉱物は，空間や 244Pu の影響を考慮しても，核分裂成分，地球大気的に有機物と複雑に絡み合っており，その場分析によに加えた少なくとも 1 つは第三の成分を必要とするこってそれぞれの同位体組成を区別することは非常に困とが示唆された．この第三の成分の発見は，後の様々難である（e.g. [17, 18]）
．次節で述べるが，Renazzo 隕なグループによる Murchison 隕石などの詳細な希ガス石の有機物は非常に高い D/H 比をもつため [19]，有機エポックメイキングな隕石たち その 13：Renazzo 隕石 ～先太陽系 - 初期太陽系の始原的物質の痕跡～／橋口255

5. 始原的な有機物の存在
炭素質コンドライトの有機物の研究は，Murchison隕石（CM2）を用いた研究により数多くの知見がもたらされているが，Renazzo 隕石をはじめとした CR コンドライトは始原的な有機物を保存している隕石として注目を浴びてきた．
コンドライト有機物の大部分（70 % 以上）は酸や有機溶媒に溶けない不溶性有機物（Insoluble organicmatter, IOM）である [22]．これらは，酸を用いた化学処理によって，鉱物を溶解した後の残渣として得られる．IOM は複雑な構造をもつ高分子有機物であり，芳香族の骨格に，脂肪族炭化水素を初めとした多様な官能基が架橋したモデル構造が提唱されている [22,23]．炭素質コンドライト IOM は，重い水素や窒素に富む [19, 24]．このような同位体組成は，分子雲など+

図2： Renazzo隕石構成物のD/H比と，H2OおよびK 濃度の比較．
+マトリックスが最も高いD/H比を示し，H2O, K に富むことから，高いD/H比のキャリアが層状ケイ酸塩であることが示唆された．[14]のデータとFig.5を基に作成．の極低温環境下でイオン – 分子反応や塵表面反応で説明可能 [19, 25] なことから，コンドライト IOM は極低温の星間起源であると考えられている [e.g. 19, 24]．特に CR コ ン ド ラ イ ト IOM は 著 し く 高 い D/H 比，物の影響を考慮する必要があった．近年，Alexander1514らのグループは，炭素質コンドライトの全岩水素同位したのは Renazzo 隕石だった．

N/ N 比を示す [e.g. 19, 24] が，その証拠を最初に示体組成が有機物と含水鉱物の単純な混合と考え，コン

Renazzo 隕石の IOM の水素・窒素同位体組成はそ

ドライトの水の D/H 比を求めた [20]．その結果，炭素れぞれ最大 +2,500 ‰，+150 ‰で，これは Murchison–4質コンドライト中の水の D/H 比は 0.2–1.7×10 程度で，隕 石 や Orgueil 隕 石 の IOM よ り 2 倍 以 上 高 い δD，地球と原始太陽の間の値を示した．太陽からの距離とδ N 値である [19]．また，炭素質コンドライト IOM

水の D/H 比には相関は見られず，コンドライトの水には，著しく D や N に富むミクロンスケールの局所の水素同位体組成は，星間空間ではなく太陽系内の水的な領域（ホットスポット）が存在し，Renazzo 隕石をの 組 成 を 反 映 し て い る と 結 論 づ け ら れ た． ま た，含む CR コンドライトからも多数のホットスポットがRenazzo 隕石を含む CR コンドライトマトリックス中報告されている [26–28]．ホットスポットは，酸処理の D/H 比は数 10 ミクロンスケールの不均質性があるによって抽出した IOM からだけでなく，隕石岩片試ことから，その値は星間氷の組成を直接反映している料のその場分析でも多数報告されており [27–30]，極のではなく，水質変質時の有機物との同位体交換など低温環境下で形成されたナノメートルサイズの有機物により，二次的に獲得したものであると考えられてい粒子（有機ナノグロビュール）がそのキャリアであるとる [18]．さらに近年，Yurimoto らによる SIMS を用い考えられている [e.g. 27–29]．一方，炭素質コンドライた局所分析で，普通コンドライト中の流体包有物の水ト IOM の，少なくとも水素同位体組成は，隕石母天素同位体組成と酸素同位体組成が測定された [21]．そ

体上の熱変成や水質変質により地球物質の値に近づくの結果，コンドライトの水は，初期太陽系において，δD が小さくなる）傾向が見られている [e.g. 24, 28]．

普通コンドライトや炭素質コンドライト母天体に集積IOM が高いδD，δ N 値を示すことから，CR コンドした水と彗星起源の水との混合で獲得されたものであライトには最も始原的な有機物が保存されていると考ると解釈されている．

えられている（e.g. [24, 28]）
．

15

1515

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ケイ酸塩 – 金属粒子のある程度の分離が生じているか，

6. 金属粒子とコンドリュール形成

あるいは，コンドリュール形成前や形成時に，コンドリュールの外側で，局所的なケイ酸塩－金属粒子の分Renazzo 隕石は，コンドリュール形成時の金属粒子別が生じた可能性も指摘されている [34]．とケイ酸塩の挙動について重要な知見をもたらした隕石でもある．Renazzo 隕石のコンドリュールには多数

7. おわりにの金属粒子が存在する [4, 6]（図 1）．コンドリュールの内部，または外縁部に分布しているのが特徴的で，こ以上のように，Renazzo 隕石は，CR コンドライト

れは多くの CR コンドライトに共通した特徴である．の始原性を示すきっかけとなったプレソーラー粒子，

Renazzo 隕石のコンドリュールは，当初，原始太陽始原的な水や有機物，コンドリュール形成プロセスに系円盤における直接凝縮物であると考えられていた至るまで，多くのエポックメイキング的発見をもたら（e.g. [30]）．これは，コンドリュール内側に存在するした隕石である．特に，Renazzo 隕石を含む CR コン

金属粒子が，外縁部の粒子よりも Ni と Co に富む傾向

ドライトの有機物は，その同位体的特徴から，隕石有があること，また，金属粒子の P や Cr 含有量が凝縮機物の起源や進化の解明の重要なヒントを握る物質でプロセスで説明できることが理由として挙げられていあると期待される．Renazzo 隕石は，強い水質変質をる．しかし，その後の研究によってこの説は否定され受けていることから，変質で有機物の酸化・分解が生ている．

じたことも指摘されている（e.g. [35]）が，一方で，近コンドリュール中の金属粒子の多くは，中揮発性元年の分析では，サブミクロンスケールの微小領域にお素の Au に乏しく，また，コンドリュール外縁部の金いて，水質変質作用で有機物 – 水 – 鉱物が密接に関わ属粒子にはその傾向は見られず，難揮発性親鉄元素でり進化した重要な証拠ももたらしてくれている [18]．

ある Os や Ir に乏しいという微量元素パターンを示し

また，MET 00426 隕石など非常に始原性の高い CR コた（e.g. [31]）．これらの結果から，コンドリュール中ンドライトの研究の比較対象としても，未だ多くの知の金属は，一旦高温で蒸発した後に，コンドリュール見が得られている [36]．落下が目撃された数少ない表面に再凝縮したと主張された（e.g. [31]）．また，溶CR コンドライトであり，また，回収された重量も多融の程度の高いコンドリュールほど，各々の金属粒子いため，Renazzo 隕石からは今後も様々な情報が得らの Co，Ni 含有量が均質で宇宙存在度に近い傾向が見れるだろう．

出され，金属粒子の Co，Ni 含有量は，ケイ酸塩や周囲の星雲ガスとの Fe の交換に伴う Co，Ni の移動で説謝 辞

明されている [32]．さらに，溶融の程度の大きいコン本稿を執筆する機会を頂き，最後まで丁寧かつ建設

ド リ ュ ー ル は オ リ ビ ン の Mg/Fe 比（Forsterite的なご意見を頂いた野口高明博士，山口亮博士，岡崎mol%）が高く，これは，コンドリュール形成中の Fe隆司博士に厚く御礼申し上げます．また，査読者であの消失の証拠であると解釈されており，また，リム付る小松睦美博士には多くの有益なコメントを頂きまし

近よりコンドリュール中央付近の金属粒子の P 含有量た．深く感謝致します．

が多いことからも，金属粒子の蒸発・再凝縮プロセスが支持されている [33]．さらに，当初，直接凝縮物の参考文献根拠とされた金属粒子の Cr 含有量については，コンドリュール形成時に，ケイ酸塩と反応した結果であると考えられている [33]．
近 年 で は， 放 射 光 X 線 ト モ グ ラ フ ィ ー を 用 い て[1] The Meteoritical Bulletin Database, https://www.lpi.
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ROM. 5th Edition (eds. Grady, M. M.), Natural Historyージと化学組成データを組み合わせた解釈がなされてMuseum, London.

いる．その結果，加熱によって，コンドリュール中で[3] Atlas of Meteorites, (eds. Grady, M. M., Pratesi, G.,エポックメイキングな隕石たち その 13：Renazzo 隕石 ～先太陽系 - 初期太陽系の始原的物質の痕跡～／橋口

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