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宇宙:月の金属中のタングステンの同位体から推測される月の遅い形成と長期に及ぶ分化

Nature 450, 7173 doi: 10.1038/nature06428

月は、初期の「原始」地球が受けた巨大衝突によって放出された破片から形成され、この過程が高エネルギーだったために月は融けてマグマオーシャンができたと考えられている。月の形成と固化の時間スケールは、182Hf-182Wと146Sm-142Ndの年代測定法によって定量化可能であるが、これらの方法からは相反する結果が得られている。これまでの研究では、月の石の182W異常は、月のマントル内の182Hfの崩壊によるものであるとされ、これにより月は太陽系の最初の約6,000万年以内に固化したと推測されていた。しかし、月の石のほとんどで182W成分が優勢であることは、月の表面が宇宙線に曝されている間に、主に181Taの中性子捕獲によって生じたという宇宙線起源の生成を表しており、182Hf-182Wによる年代測定解釈の信頼性に疑いを投げかけている。本論文では、測定可能なタンタル由来182Wを一切含まない、月の金属に関するタングステン同位体データを示す。すべての金属は、同一の182W/184W比をもち、月のマグマオーシャンが太陽系の最初の約6,000万年以内には結晶化しなかったことを示しており、これでSm-Nd年代測定法との矛盾はなくなった。我々の新しいデータは、月と地球のマントルが同一の182W/184W値をもつことを示す。これは、最も古い月の石に対する147Sm-143Nd法による年代とともに、月と地球の年代を太陽系の形成後62+90-10 Myrに限定するものである。月と地球のマントルの182W/184W比が同一であることから、月は主として地球のマントルに由来するか、あるいは、地球と月の酸素同位体組成が同一であることを説明するため提唱されたように、月と地球のマントルのタングステン同位体は巨大衝突の影響により平衡に達したとしなければならない。

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