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日本惑星科学会誌 Vol. 28, No. 4, 2019

初期太陽系における固体物質の生成と進化：
惑星科学フロンティアセミナー 2019参加報告
田崎 亮

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1. はじめに今年の惑星科学フロンティアセミナーは，旭川から北へ約 40 km の場所に位置する剣淵温泉レークサイド桜岡において開催された．今回は立命館大学 / 中国
科学院広州地球化学研究所の圡山明氏を講師に迎え，「初期太陽系における固体物質の生成と進化」というテーマで 2 日間，朝から夕方までご講演いただいた．
今年も全国から学生・ポスドク・スタッフら総勢 25人が参加し，活発な議論が行われた（図 1，図 2）．講義内容の詳細は，後日講義ノートや講義動画が公開さ

図1： 参加者の集合写真.

れるため，そちらに譲るとして，ここでは筆者の視点から講義のハイライトを簡単に紹介する．

2. 講義概要
講義の内容は，次の 3 つのパートに分類できるであろう :「鉱物・隕石入門」，「始原物質の分析・再現実験」，そして「リターンサンプルの分析」．以下では，筆者のメモを参考に，それぞれのパートについて簡単に紹介する .

2.1

鉱物・隕石入門

図2： 講演中の様子．イトカワ粒子に宇宙風化作用の痕跡として残るブリスターの形成実験について話す圡山氏．

（1）なぜ鉱物なのか?
「鉱物とは天然に産出する単体・化合物である .」講

太陽系の天体がいつ，どこで，どのようにできたのか，義は鉱物を定義することから始まった．鉱物を調べる

こうした謎を紐解くことができるのである．これこそことで，その化学組成や結晶構造，またはその鉱物ががまさに本講義のメインテーマであった．

経た履歴といった情報を読み解くことができる．実際（2）隕石の分類と母天体に，隕石や惑星間塵に含まれる鉱物を調べることで，
1. 東北大学大学院理学研究科天文学専攻
rtazaki@astr.tohoku.ac.jp■2019遊星人Vol28-4.indd342

次に，隕石に関する基本事項が紹介された．隕石は，その化学組成や岩石学的なタイプによって様々な種類に分類されている．地球に落下してくる隕石の約 8 割

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はコンドリュールと呼ばれる mm サイズの球状の組織た．コンドリュールの組織の作り分けの条件は明快でを含むコンドライト隕石である．さらに，コンドライあり，印象的であったが，その一方で，全ての実験でト隕石は普通コンドライトや炭素質コンドライトなど整合的な結果が得られているわけではないという点にに分類される．さて，こうしたコンドライト隕石はどついて会場では議論が巻き起こった．

こから来たのだろうか．コンドライト隕石中の組織を（2）GEMS粒子の起源保つためには，母天体で分化が起こってしまってはい

彗星由来だと考えられる種族の惑星間塵には GEMSけない．そのため，天体サイズの比較的小さな小惑星粒子と呼ばれる非晶質珪酸塩の粒子が含まれている．

が母天体だと考えられている．また，小惑星帯の天体

GEMS 粒子の特徴は，大きさ約 100-500 nm の非晶質のスペクトルとの対応から，普通コンドライト隕石の珪酸塩粒子に鉄や硫化鉄などのナノ粒子が埋め込まれ母天体は S 型小惑星，炭素質コンドライト隕石の母天ている点にある．GEMS 粒子の起源を巡って 2 つの説

体は C 型小惑星であると考えられている．なお，前者が論争中である．一つは「星間塵説」であり，GEMSの対応関係は，2.3 節で述べるように，はやぶさ探査

粒子は星間空間で結晶質珪酸塩が非晶質化したものと機のリターンサンプルによって検証された .

いう説である [3]．この説の主な根拠は，GEMS 粒子（3）太陽系物質の二分性の赤外線スペクトルが星間塵のものと類似しているこ隕石の分析にまつわる最新の話題の一つとして，太と，GEMS 粒子中に微小結晶が含まれていることが挙陽系物質の二分性の話題が取り上げられた．近年，コげられる．もう一つは「太陽系起源説」であり，GEMS

ンドライト隕石は炭素質のものと非炭素質のもので異粒子は原始太陽系星雲においてガスから直接凝縮したなった同位体比を持つことが指摘された [1]．異なるという説である [4]．こちらの主な根拠は，GEMS 粒

物質的性質を示す母天体の存在は，初期太陽系におい子の多くは太陽組成を持っているという点，GEMS 粒てそれぞれの天体形成領域が分け隔てられていた可能

子表面の鉄が硫化している点，などが挙げられる．

性を示唆する．この発見に対して，現在世界中のグル

圡山氏らの研究グループでは，GEMS 粒子はそもそープによって更なる研究が進められているところであも凝縮で形成可能なのか ? 可能ならどのような条件がる．惑星形成論の研究を行なっている筆者にとっても必要か ? という疑問に答えるべく，GEMS 粒子の凝縮非常に興味深い話であり，今後の研究の展開に注目しによる再現実験が行われてきた [5]．講義では，こうたい．

した実験を通して明らかになってきた GEMS 粒子の2.2始原物質の分析・再現実験凝縮過程が議論され，GEMS 粒子の太陽系起源説を支持する結果が紹介された．

講義は次第に，圡山氏の行ってきた数々の実験や分さて，GEMS 粒子の中には，同位体異常を示すいわ

析の話題に移っていった．ここでは，そのうちのコン

ゆる pre-solar GEMS が少数ながらも存在する（168 個ドリュールと GEMS（Glass with embedded metal and

中 4 個）．これらは晩期型星の星周領域で凝縮したもsulfides）粒子の再現実験について紹介する．のと考えられる．pre-solar GEMS 粒子の研究は，星（1）コンドリュール再現実験

間塵の磁場への整列過程や，星間空間における「鉄のコンドリュールは球形の粒子であり，これらは原始行方不明問題（Iron-missing problem）」と関連するた太陽系星雲におけるコンドリュール前駆物質の融解イめ重要である． GEMS 粒子の再現実験やその分析は，ベントによって球形になったと考えられている．また，彗星の起源の理解だけでなく，星間空間の研究においコンドリュールの組織にはいくつかの種類（斑状組織，ても非常に重要であるといえよう．

棒状，放射状など）がある．多様なコンドリュールの（3）初期太陽系固体物質の形成・進化の統一的理解に形成条件を明らかにするために，講義では圡山氏らが向けて行なった再現実験が紹介された [2]．その結果，融解

講義では次に，始原的な炭素質コンドライト隕石にの完全性，冷却率の違い，ガスの組成といった条件に含まれるマトリクスが話題となった．このマトリクス応じて形成されるコンドリュールの組織が変化し，実は主に非晶質珪酸塩で構成されており，GEMS 粒子と際に隕石で見られる組織を再現可能であること指摘しの物質的な類似性がある．そこで圡山氏は，講義でこ■2019遊星人Vol28-4.indd343

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れまでに出てきた話題（2.1（3）節，2.2（1）節，2.2（2）節）体であることが明らかになった．さらに，イトカワのを統合し，原始太陽系星雲における固体進化に関する粒子の表面に宇宙風化の痕跡であるブリスターが発見新たな仮説を紹介した．それは炭素質コントライド隕された．宇宙風化は太陽風の照射により，粒子表面に石のマトリクス，GEMS 粒子，そしてコンドリュール鉄のナノ粒子が析出する現象であり，スペクトルの暗は実は同様の加熱イベントで形成されたのではないか，化・赤化を引き起こす．この宇宙風化作用によって，という仮説である．要するに，原始太陽系星雲におけ普通コンドライト隕石と S 型小惑星の可視光・近赤外る局所的な加熱イベントによって，固体が完全に蒸発線スペクトルの違いが説明可能であることもわかってした領域では，その後の再凝縮によって GEMS 粒子きた．

や炭素質コンドライト隕石のマトリクスが形成され，講義は最後に，はやぶさ 2 探査機が現在探査中の C

固体が融解する温度に留まった領域ではコンドリュー型小惑星リュウグウのリターンサンプルへの期待が述

ルが形成されるという案ある．この仮説を言い換えるべられ，講義は無事に終了した．と，従来 GEMS 粒子の形成領域として太陽近傍の高温領域が想定されていたが，必ずしもその必要はない

3. 最後にという指摘でもある．こうしてできた物質が集積して炭素質コンドライト隕石の母天体となり，また物質が講義では，スライドによる説明に加えて，実際に鉱低温領域に輸送されたものは彗星となる．この仮説は，物標本（カンラン石，単斜輝石，頑火輝石，磁硫鉄鉱，原始太陽系星雲における大規模な物質循環を必要とせ斜長石，鉄隕石の薄片，炭素質コンドライト）
や 3D プず（ただし Calcium-aluminum-rich inclusions は例外）
，リンターで作成したイトカワの粒子の模型が回覧されその意味で 2.1（3）節に述べた太陽系物質の二分性の観るなど，参加者が手にとって物質を観察する場面もあ

点とも調和的である．もちろん，この仮説は今後さらった．また，科学的な議論に加えて，様々な室内実験なる検証が必要となるであろう．事実，この仮説に関でのハプニングなどもユーモアを交えて紹介され，室して，講義中や懇親会において実に多くの議論が交わ

内実験や分析の話題に馴染みのない筆者でも，その様された．

子を身近に感じることができた．

この仮説の真偽はさておき，隕石の分析や，始原物さて，ここでは紹介しきれなかった話題も数多くあ

質の再現実験の視点を統合し，初期太陽系星雲で起こるため，本記事の講義概要を読んで興味をお持ちになった一連の現象を探るこのプロセスこそ，本講義「初った方は是非，講義動画や講義ノートをご覧頂ければ期太陽系における固体物質の生成と進化」の一つのハと思う．最後に，二日間を通して非常に熱い講義をしイライトであったと筆者は思う．ていただいた圡山氏と，本セミナーを企画いただいた

2.3

イトカワのリターンサンプルの分析

世話人の皆様に深くお礼を申し上げたい．ありがとうございました．

もう一つの講義のハイライトは，やはりリターンサ
ンプルに関する話題であろう．はやぶさ探査機が小惑

参考文献

星イトカワから地球に持ち帰った粒子の入ったカプセルの回収や，イトカワの粒子の分析について，当時の[1] Warren, P. H., 2011, E&PSL 311, 93.

思い出話や苦労話を交えて紹介された．

[2] Tsuchiyama, A. et al., 1980, E&PSL 48, 155.

まず初期の分析に関して，X 線トモグラフィーを用[3] Bradley, J. P. and Dai, Z. R., 2004, ApJ 617, 650.

いたイトカワの粒子の鉱物の同定が議論された [6]．

[4] Keller, L. P. and Messenger, S., 2011, GeCoA, 75,

特に，複数のエネルギーバンドで X 線トモグラフィー5336.

を行うことで鉱物を同定する手法が紹介された．こう[5] 松野淳也ほか, 2015, 遊星人 24, 2.

した分析を経て，イトカワ（S 型小惑星）の粒子の物質[6] Tsuchiyama, A. et al., 2011, Science 333, 1125.

的性質は普通コンドライトのものと整合的であることが判明し，S 型小惑星が普通コンドライト隕石の母天■2019遊星人Vol28-4.indd344

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