Research press release



Planetary science: The melting pot that formed Earth


コンドライト隕石は、太陽系の原始的状態を示し、地球の構成単位だったと考えられているが、その組成は、地球やその他の岩石惑星とは異なっている。この差異については、いくつかの説明が提案されているが、差異の全ての点を説明できていない。こうした理解不足を補う手掛かりの1つが、成長中の微惑星に由来する溶融岩石の蒸発というプロセスだと考えられている。今回、Remco Hinたちの研究グループは、分化した天体(例えば、地球やコンドライト隕石)におけるマグネシウム同位体の存在量に差があるという観測結果が、このプロセスによって説明できることを明らかにした。また、これとは別に行われたAshley NorrisとBernard Woodの共同研究では、地球上に特定の元素が枯渇している原因は、前駆天体上での溶融岩石の蒸発だった可能性があると結論付けられた。NorrisとWoodは、炉の中で岩石を溶融することによって、地球の形成期に生じた複数のプロセスを再現し、一部の元素が、溶融した岩石から生じた蒸気とともに流出し、その比率が地球で観測された比率に近かったという可能性を明らかにした。

この2つの研究グループは、微惑星同士の衝突(例えば、月を形成した衝突)によって成長中の天体の溶融と蒸発が起こった可能性があるという考えを示している。また、同時掲載のEdward YoungのNews & Views論文によれば、溶融と蒸発の物理化学的性質を理解することで、競合する惑星形成モデルの良し悪しを判断できるようになる可能性があるとされる。また、Youngは、衝突が特定の元素の枯渇に何らかの役割を担っているという考えを示したのは、この2つの研究が初めてではないが、今後、衝突によって惑星の化学組成が決まるプロセスに関する研究を活発にさせる可能性があると指摘している。

Earth’s distinctive chemical composition may have been shaped by the evaporation of molten rock from planetesimals (the precursors of planets), according to two independent studies published in Nature this week. These findings could help to explain how Earth, Mars and other rocky bodies in our Solar System formed.

Earth and other rocky planets have different compositions from chondritic meteorites, which are thought to represent the primitive conditions in the Solar System and are considered to have been the building blocks of Earth. Although some explanations for the variations have been proposed, not all differences have been accounted for. The evaporation of molten rock from growing planetesimals seems to fill some of the gaps in our understanding. Remco Hin and colleagues find that this process can explain the differences they observe in magnesium isotope abundances between differentiated bodies, such as Earth, and chondritic meteorites. In a separate study, Ashley Norris and Bernard Wood also conclude that the depletion of certain elements on Earth could have resulted from the evaporation of molten rock on precursor bodies. They recreated processes that occurred during Earth’s formation by melting rock in a furnace, and found that some elements could escape in vapour released from the molten rock in proportions similar to that observed within Earth.

Both groups suggest that collisions between planetesimals, such as the Moon-forming impact, may have driven the melting and evaporation of the growing bodies. Understanding the physical chemistry of melting evaporation could be an arbiter of competing models of planet formation, writes Edward Young in an accompanying News & Views article. He adds that although these studies are not the first to suggest a role for collisions in the depletion of certain elements, they may encourage further studies of how collisions may have shaped the chemical makeup of planets.

doi: 10.1038/nature23899|英語の原文

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