Research press release

地球科学:地球と月の酸素同位体組成は異なる

Nature Geoscience

Geoscience: Earth and Moon not identical oxygen twins

地球と月の酸素同位体組成は、同一ではなく明確に異なっていることを示した論文が、Nature Geoscience に掲載される。今回の知見は、月の形成に関する現在の理解に疑問を投げ掛ける可能性がある。

巨大衝突仮説は、月は、初期地球とテイアと呼ばれる原始惑星との巨大衝突の後の残骸から形成されたことを示唆している。地球と月は地球化学的に似ており、アポロ計画により月から持ち帰られた試料は、ほぼ同一の酸素同位体組成を示している。巨大衝突仮説は、地球と月の地球化学的類似性の多くを説明できるが、酸素同位体組成が極めて似ていることをこのシナリオと調和させることは難しかった。2つの天体は、初めから酸素同位体の同一の組成を持っていたか、衝突の直後に2つの天体の酸素同位体が完全に混合したとするかであるが、前者の可能性は低く、後者はシミュレーションでモデル化することが困難であった。

今回、Erick Canoたちは、一連の月の試料について、酸素同位体組成の高精度測定を行った。その結果、測定した石の種類によって、酸素同位体組成が違うことが分かった。これは、衝突の後に溶けた月と、蒸発してできた大気との間の混合の度合いによる可能性がある。月のマントル深部から得られた試料の酸素同位体は、地球の酸素同位体と最も異なっていた。著者たちは、月のマントル深部は混合が最も少なく、衝突したテイアを最も表している可能性があると示唆している。

The Earth and Moon have distinct oxygen isotope compositions that are not identical, reports a study in Nature Geoscience. This finding may challenge the current understanding of the formation of the Moon.

The Giant Impact Hypothesis suggests that the Moon was formed from debris following a giant collision between early Earth and a proto-planet named Theia. The Earth and Moon are geochemically similar, and samples returned from the Moon from the Apollo mission showed a near-identical composition in oxygen isotopes. Although the Giant Impact Hypothesis can explain many of the geochemical similarities between the Earth and Moon, the extreme similarity in oxygen isotopes has been difficult to reconcile with this scenario. Either the two bodies were compositionally identical in oxygen isotopes to start with, which is unlikely, or their oxygen isotopes were fully mixed in the aftermath of the impact, which has been difficult to model in simulations.

Erick Cano and colleagues conducted high-precision measurements of the oxygen isotopic composition of a range of lunar samples. They found that the oxygen isotopic composition varied depending on the type of rock tested. This may be due to the degree of mixing between the molten Moon and vapour atmosphere following the impact. Oxygen isotopes from samples taken from the deep lunar mantle were the most different to oxygen isotopes from Earth. The authors suggest that the deep lunar mantle may have experienced the least mixing and is most representative of the impactor Theia.

doi: 10.1038/s41561-020-0550-0

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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