太古の地球に2つの天体が同時に衝突していた

4億7000万年前に小惑星帯で天体が衝突、破片が地球に落ちた詳細が判明

2015.12.18
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小惑星帯で衝突後、1200万年かけて地球までたどりつき、4億5800万年前の古代の海に衝突する2つの小惑星。これにより、スウェーデンのロックネ付近に2つのクレーターが生まれた。(Illustration by Don Dixon, copyright Erik Sturkell)
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 およそ4億7000万年前、現在のスウェーデン中部は古代の浅い海に覆われ、プランクトンのような微小な生物が生息していた。だが、この穏やかな環境はじきに一変する。12月14日に科学者たちがアメリカ地球物理学連合(American Geophysical Union)の年次大会で行った発表によれば、過去数10億年で太陽系で起きたなかでも最大級の事件のせいだ。

 火星と木星の間の小惑星帯で2つの岩石が衝突し、直径200キロもの小惑星が粉々に砕けたのだ。破片は宇宙空間に飛び散り、地球に向かって飛んで行ったものもあった。(参考記事:「太陽系 激動の過去 」

 破片は現在、地球や火星といった岩石惑星がある太陽に近いエリア(内部太陽系)に入ると、一部が再び集まって固まり、「ラブルパイル小惑星」と呼ばれる小惑星になった。「破片の塊」を意味する天体の一種である。だが、この岩石の集まりは、他とは違う特徴があった。自身の周りを周回する小さな天体を従えていたのだ。(参考記事:「イトカワにはなぜクレーターがほぼないのか」

 ペアになった2つの天体は1200万年の旅の末、古代スウェーデンの海に落下し、鮮明な2つのクレーターを残した。正確に言うと、クレーターが2つあるとはっきり分かったのはわずか数年前のことだ。それまで、小さい方のクレーターは発見されていなかった。(参考記事:「地球の大規模クレーター10選」

「2つのクレーターは同時に形成されたと、強く確信しています」と話すのは、発表を行ったスウェーデン、イエーテボリ大学のエリック・スターケル氏だ。

宇宙からのダブルショック

 地球と衝突する可能性のある小惑星のうち、実は約15%が2つ1組になっている。にもかかわらず、ペアになったクレーターが地球上で確認されるのはまれだ。米サウスウエスト研究所のビル・ボトケ氏は、「年代がしっかり特定できて、近距離にはっきり2つあるとわかるクレーターを見つけるのは困難です」と話す。(参考記事:「月形成時の衝突の痕跡を小惑星帯からの隕石で発見」

 4億5800万年前にできた2つのクレーター、「ロックネ」と「モリンゲン」は現在、スウェーデンの森と農場の中にある。大きい方のロックネは直径約7.5キロで、ラブルパイル小惑星が地球に衝突して形成された。そこから16キロの地点にあるモリンゲンは直径700メートルで、小さい方の天体の衝突で生まれた。

火星にある双子のクレーター。2つの天体がほぼ同時に落下してできたと考えられる。(Photograph by NASA/JPL/University of Arizona)
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 クレーターを作った2つの小惑星がどの程度の大きさだったかは、専門家にも正確には分かっていない。だが、大きい方は少なくとも直径600メートル、小さい方は少なくとも直径150メートルはあったと推定されている。そして、ラブルパイル小惑星による大きい方のクレーターは、高密度なひとかたまりの天体が衝突したときのものとは少し違っているという。

「ばらばらに分かれたものが、同じ軌道をたどりました」とスターケル氏は説明する。「衝突したエリアへの影響は、ライフルの弾よりも散弾銃の発射に似ています。広く薄く散らばりつつ、それでもなお1つのクレーターなのです」

大規模な崩壊

 海中にいたプランクトンのような生物たちにとっては災難だったが、研究チームは、これらの生物の化石を手掛かりにクレーターの年代を特定できた。

 だが、科学者らはこの2つのクレーターと、4億7000万年前に小惑星帯で起こった大事件が関連していると、どのように判断したのだろうか?

 まず、この2つ1組のクレーターを地球上に残した小惑星は、Lコンドライトという特定の種類の岩石でできていた。カンラン石を多く含み、鉄が比較的少ない岩石だ。地球上には年代の近いクレーターが広く分布しており、どれも同じタイプの小惑星によって形成されている。そして、年代が近く性質も似通ったクレーターは、通常のペースで天体が落下したにしては数が多すぎて、説明がつかないのだ。

 さらに、スウェーデン、中国、ロシアで化石化した隕石が100個以上見つかっている。これら保存状態の良い細かな破片は同じ時期に地球に落下したものであり、1つを除いてすべてLコンドライトだ。加えて、どの破片にも約4億7000万年前に衝突していた痕跡がみられ、地球に降り注ぐ前に、共通の出来事を経験しているようなのだ。

天体同士の衝突で小惑星が生まれる様子。(Illustration by NASA/JPL-Caltech)
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 こうした状態を説明するには、宇宙での何らかの作用によって母天体が破壊され、破片が太陽系にまき散ったと考えるしかない。

 ボトケ氏は「極めて壊滅的な出来事だったのでしょう」と推測する。大規模な破壊に加え、木星の重力との関係で、破片が地球に向かいやすい位置にその天体があったことが研究から分かっている。(参考記事:「木星は「壊し屋」だった、太陽系形成過程に新説」

「この衝突に由来する多くの物質が、非常に短時間で地球に到着できました」とボトケ氏は言う。

 だが、全ての破片が内部太陽系に飛ばされたわけではない。この衝突で生まれた破片の一部は今も小惑星帯にとどまっており、ゲフィオン族と呼ばれている。「この衝突に関しては、興味深い点がたくさんあります」とボトケ氏。「解明すべきは、この出来事がどんな影響をもたらしたかです。例えば、地球の生物にも関係があったかもしれません」

文=Nadia Drake/訳=高野夏美

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