地球への天体衝突が2.9億年前に急増、今も継続か

過去10億年の衝突ペース変化を初めて解明、「信じられないような結果」

2019.01.21
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38億~40億年前の地球の想像図。この時代は「後期重爆撃期」と呼ばれ、隕石が雨のように降り注いでいたと考えられている。(ILLUSTRATION BY DANA BERRY, NAT GEO IMAGE COLLECTION)
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 46憶年前に誕生して以来、太陽系は危険な場所であり続けている。地球をとりまく宇宙空間はかつて、仕掛けが満載のピンボールマシンのように、小惑星や彗星があちこちで衝突しては、生き残った天体の表面にクレーターを残していた。

 今でも、あらゆる形や大きさの天体が、地球のまわりでぶつかり合い続けている。しかし、時間の経過とともに衝突の回数が具体的にどのように変化していったかは明らかになっていなかった。

 だが、1月18日付けの科学誌「サイエンス」に発表された論文で、驚くべき事実が明らかになった。NASAの月探査衛星のデータを使った研究によると、天体が月に衝突するペース(ひいては天体が地球に衝突するペース)が2億9000万年前に激増していて、その影響がまだ続いているかもしれないというのだ。

 これは重大な問題だ。大きな天体は大気中で燃え尽きずに地表に衝突し、大量絶滅を引き起こすおそれがあるからだ。6600万年前に恐竜(鳥を除く)を絶滅させたのも、そうした天体の衝突だったことがわかっている。(参考記事:「小惑星衝突「恐竜絶滅の日」に何が起きたのか」

 NASAの惑星防衛調整局は地球に危険を及ぼすおそれのある小惑星を監視しているが、太陽系内で小惑星が衝突する頻度が明らかになれば、彼らの監視活動にも大いに役に立つはずだ。地球に衝突する小惑星について知ることは、私たちの生存を脅かすものについて理解を深めることなのだ。(参考記事:「3月5日に小惑星が地球スレスレを通過、NASAが発表」

【動画】生命の星、地球
地球は生命の存在が確認されている唯一の惑星だ。地球の起源と、この小さな青い惑星がユニークな生態系を持つに至った要因を見ていこう。(解説は英語です)

砕けてゆく月の石

 天体が衝突するペースの変化を調べるのは一筋縄ではいかない。地球上には活発なプレート運動や風化や侵食作用があり、古代のクレーターの記録がどんどん消されてゆく。したがって、天体衝突の記録は新しいものほど偏って多くなる。

 けれども月は、大気がないので侵食がなく、プレート運動もないため、地質学的記録は比較的手つかずの状態で残っている。さらに月は誕生以来ほぼずっと地球の傍らにいるため、地球への衝突記録の穴を埋めるのに利用できる。(参考記事:「【解説】史上初、月の裏に着陸成功のインパクト」

 今回の研究チームを率いたカナダ、トロント大学の惑星科学者サラ・マズルーイー氏は、「月は、地球の近くで起きた出来事を記録するタイムカプセルです。これだけのデータを保存する天体があることは、実に好都合です」と言う。

 しかし、月にあるデータを入手するのは必ずしも容易ではない。自ら現地調査に行くわけにもいかないので、天文学者は、ほかの方法でクレーターの年代を特定しなければならない。マズルーイー氏らは、NASAの月探査衛星「ルナー・リコネサンス・オービター(LRO)」を使って、10億年前から今日までの月のクレーターの位置と形成年代を調べる方法を考案した。(参考記事:「月面の新クレーター、LRO撮影」

 月のクレーターについては、過去10億年間に形成された大きなクレーターは大量のがれきに覆われているが、それよりも古いクレーターはがれきに覆われていないことが知られている。クレーターがまだ新しいうちは、微小隕石の衝突や小規模なガスの噴出、昼の高温と夜の低温の極端な温度差の繰り返しにより、大きな岩石が徐々に砕かれて細かいダストになっていくからだ。(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」

 岩石がダストに変化すると、クレーターやその周辺からの熱の逃げ出し方も変化する。論文の共同執筆者であるトロント大学惑星科学科のレベッカ・ゲント准教授は、この点に着目した。

 ゲント氏は、月面から放射される熱を測定するLROの熱放射計「ディバイナー」のデータを、形成年代がわかっているクレーターのデータと比較。クレーターを覆う岩石の割合と、岩石が熱を伝える能力と、クレーターの年代の間に「きれいな相関」があることに気づいた。(参考記事:「月に新しいタイプの火山を発見」

 ディバイナーを利用して直径10キロ以上のクレーターの形成年代を特定できるようになったことで、マズルーイー氏は研究に着手した。5年がかりの手作業により月面の10億年分のクレーターの地図を完成させた彼女は、信じられないような結果を見て、自分は気が確かだろうかと思った。そこで、米サウスウエスト研究所の惑星科学者で小惑星の専門家であるビル・ボトキ氏に予備的な結果を見せて意見を聞いた。

 論文の共著者の1人となったボトキ氏はマズルーイー氏に、「ときに黄金の壺の上に座っていながら、それに気づかない人がいます」と言った。「あなたのことですよ」。彼女の発見は本物だった。

 今から2億9000万年前、月に天体が衝突するペースが、それまでの7億1000万年間に比べて2~3倍に急上昇していたのだ。

次ページ:地球でも衝突が急増したのか?

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