リュウグウのサンプルから得られた酸素同位体による、CIコンドライトによる初期の水の地球への輸送の証拠

Nature Astronomy volume 7、29–38 ページ (2023) この記事を引用する

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地球を含む太陽系内部への水の供給については、依然として議論の余地がある。 この過程における水和小惑星の優先的な役割は、同位体測定によって裏付けられている。 炭素質コンドライト (CC) 隕石は、これらの揮発性物質が豊富な小惑星に関する主な情報源です。 ただし、大気圏突入時の弱い物質の破壊により、CC データに偏りが生じます。 はやぶさ２探査機による C 型小惑星 162173 リュウグウからの表面物質の帰還は、隕石記録には表れていない高多孔性、低密度、原始的な物質を研究するまたとない機会を提供します。 我々は、4つのリュウグウ粒子からバルクの酸素同位体組成を測定し、それらが希少なCI（CCイヴナ型）コンドライトに最もよく似ていることを示した。ただし、いくつかの違いはCI隕石の地球汚染によるものであると考えられる。 私たちは、CI 関連物質が炭素質小惑星に広く分布しており、隕石コレクションにおけるその限られた存在が示す以上に、地球の水やその他の揮発性物質の重要な供給源であることを示唆しています。

JAXAはやぶさ2探査機は、2018年6月から2019年11月にかけて、C型小惑星162173リュウグウの詳細な分光観測と測定を行った。 小惑星上の 2 つの異なる場所から物質が収集され、2020 年 12 月 6 日に地球に帰還しました (参考文献 1)。 1 つのサンプルは帰還カプセルのチャンバー A に保管され、もう 1 つはインパクターによって形成されたクレーターの近くで収集され、チャンバー C に保管されました。小惑星リュウグウの軌道観測中に得られた近赤外分光データは、この物質が「物質」で構成されていることを示しました。熱変成および/または衝撃変成した炭素質コンドライト隕石に似ている」(参考文献2、3)、CY (ヤマト型) コンドライトと一致する可能性がある4。 この解釈とは対照的に、JAXA ISAS 施設での初期のキュレーション研究では、返還されたサンプルは「CI コンドライトに最も類似している」ことが示唆されました (参考文献 1)。 これらの矛盾した分類は、リュウグウ粒子の詳細な特性研究によってのみ解決できます。 特に、高精度の酸素同位体分析は、個々のサンプルと十分に特徴付けられた隕石グループとの間の相互関係を確立するための最も強力な技術として広く認識されています。 ここで提示された結果は、リュウグウのサンプルと炭素質コンドライト (CC) 隕石のインベントリとの関係を評価するための確固たる基礎を提供します。

4 つの異なるリュウグウ粒子からのサブサンプルは、「シングルショット」技術を使用したレーザーフッ素化によってバルクの酸素同位体組成について分析されました 5,6 (方法)。 分析された 4 つのサンプルのうち 3 つはチャンバー C (C0014,21; C0068,21; C0087,2) からのものであり、1 つはチャンバー A (A0098,2) からのものでした。 この研究で使用されたサンプルの輸送、装填および分析技術により、粒子が大気汚染にさらされることが決してないことが保証されました (方法)。

分析された材料が抽出された 4 つの粒子は、主に細かい層状珪酸塩と粗粒の層状珪酸塩で構成されており、その含有率は約 64 ～ 88 vol% の間で変化します (参考文献 7) (図 1a、b)。 無水ケイ酸塩（かんらん石と輝石）は、これら 4 つの粒子のいずれでも観察されていませんが、他のリュウグウ粒子では稀な例が確認されています 8,9。 フィロケイ酸塩は蛇紋岩とサポナイトの連晶から構成され、CI で見られるものと完全に重複するバルク組成を持っています7。 炭酸塩鉱物は、主にドロマイトであり、少量の炭酸カルシウムおよび褐色鉱を含み、非常に変動しやすい量 (約 2 ～ 21 vol%) で存在します7。 磁鉄鉱 (約 3.6 ～ 6.8 vol%) は、フランボイド、プラケット、球状骨材として、硫化鉱物 (約 2.4 ～ 5.6 vol%) も層状ケイ酸塩に富むマトリックス内に存在します (図 1a、b)7、9。 リュウグウ粒子は平均空隙率が 41% と高く、その結果平均密度が 1,528 ± 242 kg m-3 と低く、これは CI コンドライト Orgueil やグループ化されていない原始隕石 Tagish Lake のそれに匹敵します9。