２． 地球を作る物質と化学組成

１）宇宙存在度と隕石

２）原始太陽系星雲でのプロセス：蒸発と凝縮

３）初期地球の諸過程：冷たい太陽のパラドックス

４）地殻、マントル、核の組成：　ニッケルのパラドックス

５）マントルと核の運動：プレートテクトニクスとプルーム

宇宙存在度

- 宇宙の元素存在度の特徴 -

・ Oddo- Ｈａｒｋｉｎｓ ( オド‐ハーキンス ) の規則偶数番号の元素（ O, Mg, Si, S, Ca, Ti, Fe ）：　多い　原子核が安定奇数番号の元素（ Na, Al ）：　少ない　

H + H → He ( 太陽での核融合 )

核融合で生成するのは鉄まで

鉄より重い元素は超新星爆発に伴い生成

太陽系の物質構成性

水星

金星 地球

火星 木星

土星 天王星

海王星太陽系の惑星

太陽系外の惑星

5

恒星フォーマルハウト（ 25光年）

系外惑星　質量：　木星の 3 倍以下　公転周期：　 872 年

現在までに発見された系外惑星の数：　 1,200以上（殆どが地球型或いはスーパーアース）

地球型の超巨大天体（スーパーアース）

地球型

炭素惑星液体の水が存在？生命の可能性？

隕石

6

元素の宇宙存在度を隕石で規格化したもの

鉄を１と仮定

C1 コンドライト（隕石）で規格化： Oddo-Harkins の規則による変化（凸凹）を除く。

・コンドライト存在度は、揮発性元素に枯渇・それでもほぼ太陽系の元素存在度に等しい　→ 　隕石は太陽系の物質や成り立ちを知るには最適

日本の第 10 次南極観測隊がやまと山脈付近で隕石発見 (1969年 )

隕石学者はいない！

南極隕石集積のベルトコンベアモデル

日本の隕石保有数は世界一（約 1 万 6 千個！） ここまで12/10

コンドルール

コンドライト

パラサイト

隕石の大分類

図９

未分化（始原的）

分化（始原的）

図 10

酸化鉄 / シリコン

地球近傍小惑星（ NEO ），イトカワ　

NEO(Near Earth Object) とは，，，

地球に接近する小惑星

イトカワの軌道小惑星帯

Rubble pile 天体（破砕岩集合体，重力によって天体の形を保つ）

はやぶさによるイトカワ探査

S型小惑星密度：　約 1.90g/cm3

はやぶさの帰還

試料回収

試料分析

2008TC3

10/6 06:39 (GMT): 小惑星 2008 TC3 発見

小惑星 2008TC3 を発見したカタリナ天文台（米国）

10/6 07:30 (GMT): 2008 TC3 は地球への衝突コース

予想衝突地点 : スーダン北方のヌビア砂漠

予想衝突時刻 : 2008/10/7 02:46 (GMT)

小惑星の予想規模（直径） : 2-5 m

2008/10/7 02:45:40 (GMT): 2008 TC3 がスーダン北方のヌビア砂漠上空の大気圏に突入 .

2008/10/7 02:45:45 (GMT): 2008 TC3 がヌビア砂漠上空 37 ｋｍで爆発 .

爆発の瞬間を捉えた赤外像

爆発後に上空を撮影

・小惑星 2008 TC3 の破片の回収に成功（人類史上初！）→ 隕石として“ Almahatta Sitta 2008 TC3”と命名

・小惑星 2008 TC3 →ユレイライト， H ， E タイプコンドライトからなる不均質惑星 . →空隙率が非常に高い (25-37 %) ．一般的には 9 %程度

ユレイライト

Bischoff et al (2010)

ツングースカ大爆発（ 1908 年 6 月 30 日）

・半径約 30 km にわたって森林が消失

・爆発の規模は 10～ 15メガトン

直径 60～ 100 m の物体が地球に突入し，上空 6～8 km で爆発（？）

分化隕石

ー小惑星ベスタ（月になれなかった）ー　

直径約 530 km小惑星帯で３番目に大きい天体，コアとマントルをもつHED 隕石の母天体

表層・マントル（石質隕石）

コア（鉄隕石）

コア・マントル境界（パラサイト）

火星起源隕石： ＳＮＣ隕石

Ｓ：　シャーゴッタイト (Shergottites)

Ｎ：　ナクライト (Nakhlites)

Ｃ :　シャシナイト (Chassingnites)

火星と月起源の隕石（分化隕石）

火星隕石の分布

N

S

C

火星起源隕石　 Allan Hills (ALH) 84001南極で１９８４年に発見された

101 個（ 2011 年現在）

・多数のクレーター

・表面に隕石（？）

・北極付近の超巨大盆地→ 惑星の衝突が原因？

火星火星の地形図

メガインパクト説

ボレアリス盆地（直径 = 8,500 Km ）

地震波不連続面

Pv + Mw

オリビン分解反応（ ?）

Ol

Ol

火星起源隕石からの意外な発見

DaG 735 ( 火星起源隕石 )

Shock-melt vein

OlPyxOl

オリビンが高圧で分解した証拠を世界で初めて発見

月起源隕石：

月の海起源月の高地

火星と月起源の隕石（分化隕石）

海（ 32～ 38億年）

高地（ 38～ 46億年）

月のマグマオーシャンと結晶化過程

海由来の隕石（玄武岩）

高地由来の隕石（斜長岩）

月起源隕石

146 個（ 2011 年現在）

隕石重爆撃の痕跡？

太陽系物質の放射年代は何故か 38‐41億年に大きなピークを持つ

Fd

Fd

Fd

Grain 1

Fd

No. 4

No. 7

No. 9

No. 11

No. 1

No. 3

No. 4

No. 9

No. 12

No. 16

No. 22

No. 23

No. 25-26

No. 5

No. 6

No. 8

No. 11No.

21

Asuka 881757 (月起源隕石 )

Grain 2

Grain 3

SiO2 glass

コーサイト＋スティショバイト

100 μm

Fd

Melt (?)

隕石重爆撃の証拠（シリカ高圧相の発見）

Asuka 881757 (月起源隕石 )

地球隕石の落下

クレーター

・地球は生きている星→風化やプレート運動で衝突履歴が消失（地球最古のクレーターは約 20億年前のフレデフォート・ドーム）

それでも，衝突現象は現在進行形，，，

サンプルリターンへの期待

月表層で生じている現象　→　特に月・地球系の理解

・衝突・攪拌・レゴリス形成・太陽風の影響・月の希薄大気（ Na 大気）

特にレゴリスは情報の宝庫

隕石重爆撃の情報　→　地球への隕石重爆撃の記録・どのような物質が、どのような規模で衝突したのかの記録を保持。