約8億年前に地球と月を「小惑星のシャワー」が襲っていたという調査結果

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地球と月を襲った小惑星シャワーの想像図。/Credit:Murayama/Osaka Univ.
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  • 直径20km以上の月クレーターの形成年代調査で、複数が同時期形成だったと判明した
  • 約8億年前、地球と月には破砕した小惑星の破片が相次いで衝突していた
  • 破砕小惑星の母天体は「リュウグウ」と同じ小惑星「オイラリア」だった可能性が高い

大阪大学を中心とした研究チームが、直径20km以上ある月面クレーターの形成年代を調査したところ、複数のクレーターがほぼ同時期に形成されたものであることが判明しました。

どうやら、約8億年前の地球と月には、数km~10kmサイズの隕石が、相次いで落下していたようなのです。

痕跡から分析するとこの隕石群は、100kmサイズ以上の小惑星が破砕したもので、このとき月と地球に飛来した隕石の総質量は少なくとも4京kgだったと考えられます。

これは恐竜を絶滅に追いやったと考えられている天体衝突の30-60倍もの質量です。

さらに、飛来方向の分析によると、その母天体となった巨大小惑星は、現在「はやぶさ2」が調査中の小惑星「リュウグウ」の母天体と同じ「小惑星Eulalia(オイラリア)」だった可能性が高いというのです。

一体8億年前の太陽系で何が起こっていたのでしょうか?

月面クレーターの調査

アポロ12号が撮影したコペルニクスクレーター。今回の調査対象となったクレーターの1つで直径は93kmもある。/Credit:NASA

地球表面では、火山活動や地震、津波など地殻変動の侵食が起こるため、昔のクレーターというものはあまり残っていません。

特に、全球凍結(スノーボールアース現象)という地球全体が氷河に覆われた時代(約7億3千万年前~6億3千万年前)より以前のクレーター形成などについては、よくわかっていませんでした。

そこで、今回の研究チームが着もしたのが、ほとんど風化することのない月面のクレーターだったのです。

調査されたのは、直径20km以上ある月面クレーター59個です。その結果、直径93kmもある巨大なコペルニクスクレーターを始めとした8個クレーターの形成年代が一致することが判明しました。

この事実を突き止めたのは、今回の研究が世界で初めてです。

形成年代を調べた直径20km以上のクレーター。赤丸が同時期に形成されたクレーター。/Credit:Terada et al.(2020),Nature Communications,大阪大学

これだけ巨大なサイズのクレーターを作る隕石が偶然同時期に落ちてくるという確率は極めて低いものです。

これは小惑星の破片が月全体に相次いで降り注いだ証拠と考えられます。

そして、この月面クレーターの痕跡から分析すると、全球凍結以前の8億年前の地球に少なくとも総量4-5京kgの隕石が飛来していたことが明らかとなったのです。

この質量は、6550万年前に恐竜を絶滅に追いやった天体衝突の30-60倍に匹敵するもので、当時の地球環境に甚大な影響を与えたと考えられます。

なぜ小惑星のシャワーが降り注いだのか?

地球と月に降り注いだ小惑星の破片は、どこから来たのでしょうか?

原因は、巨大な小惑星が他天体との衝突などによって砕けたためだと考えられます。

Credit: ESA/NASA, M. Kornmesser

月に確認された最大の痕跡は直径93kmにも及ぶコペルニクスクレーターで、これを形成するには母天体は100km以上の大きさが必要だったと考えられます。

ちなみに100kmクラスの小惑星が衝突して砕けるという出来事は、10億年に1度くらいの頻度で起きていると考えられています。

また、多くが地球に降り注いでいることから、小惑星が砕けた場所は他の惑星と重力的に共鳴を起こしている不安定な軌道上(共鳴軌道)だったと考えられます。

この母天体の有力候補として考えられるのが、8億3千年前に分裂して半分近くの破片を小惑星帯から失った「小惑星Eulalia(オイラリア)」です。

類似した軌道要素を持つ小惑星の集団を小惑星族と呼びます。これは多くの場合、同じ母天体の破片です。

そのため、8億年前地球に降り注いだ小惑星群はEulaliaファミリー(オイラリア族)の小惑星だったということになります。

そして興味深いことに、現在「はやぶさ2」が調査中の小惑星リュウグウや、NASAの「OSIRIS-Rex」が調査中の小惑星ベンヌは、反射スペクトルなどの解析から、やはりオイラリア族の小惑星だと考えられているのです。

このことから、約8億年前の太陽系では巨大小惑星オイラリアが他の小惑星との衝突で大規模に破砕し、一部の破片は地球周辺の惑星や太陽に降り注いだのでしょう。

また、他の一部はオイラリア族として小惑星帯に残り、残りの僅かな一部が地球近傍小惑星へと軌道進化したと予想されるのです。

「はやぶさ2」は2020年冬にリュウグウの試料を持って地球に帰還します。そのサンプルを調べれば、月に衝突した小惑星と、地球近傍を回るリュウグウの関連性も明らかになるかもしれません。

地球に帰還するカプセルと飛び去る「はやぶさ2」の想像図。/Credit:JAXA

この研究は、大阪大学大学院理学研究科の寺田健太郎教授らの研究チームより発表され、論文はオープンアクセスのオンライン科学雑誌『Nature Communications』に7月22日付けで掲載されています。

Asteroid shower on the Earth-Moon system immediately before the Cryogenian period revealed by KAGUYA
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17115-6

小惑星リュウグウはスポンジみたいにスカスカだった。はやぶさ2が新たに発見

reference: 大阪大学/ written by KAIN
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