火星隕石
火星隕石（SNC隕石）
— 氏族 —
火星隕石EETA79001、シャーゴッタイト
タイプエコンドライト
サブグループ
親体火星
既知の標本の総数2020年9月15日現在277人[ 1 ]
火星隕石NWA 7034は「ブラックビューティー」の愛称で呼ばれ、重さは約320グラム（11オンス）である。[ 2 ]

火星隕石は火星で生成され、衝突によって火星から放出され、惑星間空間を横断して地球に隕石として落下した岩石である。2020年9月現在、277個の隕石が火星起源と分類されているが、これは分類されている72,000個の隕石の0.5%未満である。[ 1 ] 2番目に大きい完全な未カットの火星隕石であるタウデンニ002 [ 3 ]は、2021年初頭にマリで回収された。重さは14.5キログラム（32ポンド）で、メイン鉱物宝石博物館に展示されている。

火星隕石には、シャーゴッタイト、ナクライト、シャシナイトの3つのグループがあり、総称してSNC隕石と呼ばれています。その他の火星隕石はグループ分けされていません。これらの隕石は、火星の岩石や大気ガスと元素組成および同位体組成が類似していることから火星起源と解釈されており、火星周回宇宙船、火星着陸機、探査車によって測定されています。[ 4 ] [ 5 ]この用語には、熱遮蔽岩などの火星で発見された隕石は含まれません。

歴史

1980年代初頭までに、SNCグループの隕石（シャーゴッタイト、ナクライト、シャシナイト）が他のほとんどの隕石タイプとは大きく異なることが明らかになりました。これらの違いには、形成年代が比較的若いこと、酸素同位体組成が異なること、水性風化生成物が存在すること、そして1976年にバイキング着陸船が火星表層岩石の分析で得た化学組成とある程度類似していることなどが含まれます。複数の科学者は、これらの特徴からSNCグループの隕石は比較的大きな母天体、おそらく火星に由来するのではないかと示唆しました。[ 6 ] [ 7 ]

1983年には、EET79001シャーゴッタイトの衝突によって形成されたガラスに、様々なガスが閉じ込められていることが報告されました。これらのガスは、バイキング探査機によって分析された火星の大気中のガスと非常によく似ていました。[ 8 ]これらの閉じ込められたガスは、火星起源の直接的な証拠となりました。2000年には、トレイマン、グリーソン、ボガードによる論文で、SNC隕石（当時14個が発見されていました）が火星起源であると結論付けるために用いられたすべての議論が概説されました。彼らは、「SNCが火星起源でない可能性はほとんどないと思われます。もし他の惑星由来のものであるとすれば、それは現在知られている火星と実質的に同一でなければなりません」と記しています。[ 4 ]

細分化

火星隕石は3つのグループ（オレンジ）と2つの小グループ（黄色）に分けられます。SHE =シャーゴッタイト、NAK =ナクライト、CHA =シャシナイト、OPX = 斜方輝石（ALH 84001）、BBR = 玄武岩質角礫岩（NWA 7034）。

2018年4月25日現在、火星隕石207個のうち192個が、シャーゴッタイト（169個）、ナクライト（ 20個）、シャシナイト（3個）、その他（15個）（アランヒルズ84001の斜方輝石（OPX）と10個の玄武岩質角礫岩隕石を含む）の3つの珍しいアコンドライト（石質）隕石のグループに分類されています。 [ 1 ]そのため、火星隕石全体をSNCグループ（ / s n ɪ k /と発音）と呼ぶこともあります。[ 9 ]これらの同位体比は互いに一致していますが、地球起源とは一致していません。これらの名前は、そのタイプの隕石が最初に発見された場所に由来しています。

シャーゴッタイト

火星隕石のおよそ4分の3はシャーゴッタイトに分類できる。シャーゴッタイトは、1865年にインドのシェルガティに落下したシェルゴッティ隕石にちなんで名付けられた。[ 10 ]シャーゴッタイトは、苦鉄質から超苦鉄質の岩相の火成岩である。結晶の大きさや鉱物含有量に基づいて、玄武岩質、かんらん石質（ 2011年にモロッコで発見されたティシングループなど[ 11 ] [ 12 ]）、レルゾライト質シャーゴッタイトの3つの主なグループに分類される。また、希土類元素の含有量に基づいて、3つまたは4つのグループに分類することもできる。[ 13 ]これらの2つの分類システムは互いに一致しておらず、シャーゴッタイトが形成されたさまざまな根源岩とマグマの間に複雑な関係があることを示唆している。

NWA 6963、[ 14 ] 2011年9月にモロッコで発見されたシャーゴッタイト。

シャーゴッタイトは1億8000万年前という比較的最近に結晶化したとみられる[ 15 ]。これは、火星の表面の大部分がいかに古いか、そして火星自体の大きさが小さいことを考えると、驚くほど若い年代である。そのため、シャーゴッタイトはこれよりもはるかに古いという説を唱える者もいる[ 16 ] 。この「シャーゴッタイト年代パラドックス」は未解決のままであり、現在も活発な研究と議論が続いている。

直径58.5kmの300万年前のクレーター、モハーベがこれらの隕石の潜在的な起源であると示唆されてきた。 [ 17 ]しかし、2021年に発表された論文はこれに異議を唱え、代わりに直径28kmのクレーター、トゥーティング、あるいはおそらく09-000015クレーターが、110万年前に噴出した枯渇したオリビン-フィリックシャーゴッタイトのクレーター起源であると提案している。[ 18 ] [ 19 ]

ナクライト

ナクラ隕石の両面と、砕いた後の内面

ナクラ隕石は、1911 年にエジプトのアレクサンドリアのエル・ナクラに落下し、推定重量が 10  kgであった最初の隕石であるナクラ隕石にちなんで名付けられました。

ナクライトは、輝石を豊富に含む火成岩であり、 1416±700万年前から1322±1000万年前までの約9000万年間にわたる少なくとも4回の噴火で生じた玄武岩質マグマから形成された。 [ 20 ]輝石とカンラン石の結晶を含む。火星の様々な地域のクレーター数年表と比較した結晶化年代から、ナクライトはタルシス平原、エリシウム平原、またはシルティス・マジョール平原のいずれかの大規模な火山構造で形成されたことが示唆される。[ 21 ]

ナクライトは約6億2000万年前には液体の水で満たされており、約1075万年前に小惑星の衝突によって火星から噴出したことが示されています。そして、ここ1万年以内に地球に落下しました。[ 21 ]

シャシニテス

最初のシャシナイトであるシャシニー隕石は、 1815年にフランスのオート＝マルヌ県シャシニーに落下しました。これまでに発見されたシャシナイトは他に1つだけで、北西アフリカ（NWA）2737と呼ばれています。NWA 2737は、2000年8月にモロッコ（西サハラ）で隕石ハンターのブルーノ・フェクタイとカリーヌ・ビドーによって発見され、仮に「ディドロ」と名付けられました。ベックら[ 22 ]は、「鉱物学的特徴、主要元素および微量元素の化学組成、そして酸素同位体組成から、火星起源であることは明白であり、シャシニー隕石との強い類似性を示す」と示しました。

分類されていない隕石

アランヒルズ 84001 (ALH 84001)

これらのうち、有名な標本であるアランヒルズ84001は、他の火星隕石とは異なる岩石の種類、すなわち斜方輝石岩（主に斜方輝石からなる火成岩）です。そのため、この隕石は「OPX火星隕石」というグループに分類されています。この隕石は、電子顕微鏡によってバクテリアのような生命体の化石化した残骸と考えられる構造が明らかになり、大きな注目を集めました。2005年時点では、微化石は火星生命の兆候ではなく、地球上のバイオフィルムによる汚染を示すという科学的コンセンサスが得られていました。ALH 84001は、玄武岩質および中間シャーゴッタイトグループと同程度の年齢、つまり41億年前のものです。

2004年3月、1980年12月3日にイエメンに落下した特異なカイドゥン隕石[ 23 ]は、火星の衛星フォボス[ 24 ]に由来する可能性があると示唆された。フォボスはC型小惑星と類似点があり、カイドゥン隕石は炭素質コンドライトであるため、カイドゥンは厳密な意味での火星隕石ではない。しかし、火星表面からの物質の小さな破片が含まれている可能性がある。

2011年にサハラ砂漠で発見された火星隕石NWA 7034（愛称「ブラックビューティー」）は、地球上で発見された他の火星隕石の10倍の水分含有量を持っています。 [ 2 ]この隕石には44.2±0.07億年前（10億年前）の成分が含まれており、[ 25 ]火星のアマゾン地質時代に加熱されました。[ 26 ]

1986年に中国のダヤンポに落下した隕石には、「エルゴレサイト」と呼ばれる地球上に存在しないケイ酸マグネシウム鉱物が含まれていました。[ 27 ]

起源

SNC隕石の大部分は、他の隕石に比べてかなり若いため、火星で火山活動があったのはわずか数億年前であったことを示唆しているようです。火星隕石の形成年代が若いことは、火星のような惑星が起源であることを示唆する初期に認識された特徴の一つでした。火星隕石の中で、ALH 84001とNWA 7034のみが約14億年（Ma = 百万年）より古い放射年代を持っています。すべてのナクライト、そしてシャシニー隕石とNWA 2737は、様々な放射年代測定法によって決定された約13億年という、同一ではないにしても類似した形成年代を示しています。[ 15 ] [ 28 ]多くのシャーゴッタイトの形成年代は変動が大きく、はるかに若く、ほとんどが約1億5000万年から5億7500万年前です。[ 15 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

シャーゴッタイトの年代学的な歴史は完全には解明されておらず、少数の科学者は、その一部は放射年代で示される時代よりも前に形成された可能性があると示唆しているが[ 32 ]、ほとんどの科学者には受け入れられていない。SNC隕石の形成年代は、宇宙線曝露年代 (CRE) と結び付けられることが多い。CRE 年代は、宇宙空間で隕石が高エネルギー宇宙線粒子と相互作用した際に生成される核生成物から測定される。したがって、測定されたナクライトはすべて、およそ 11 Ma という本質的に同一の CRE 年代を示しており、これが、それらの形成年代が同一である可能性と合わせると、ナクライトが単一の衝突イベントによって火星の単一地点から宇宙空間に放出されたことを示している。[ 15 ]また、一部のシャーゴッタイトは、CRE 年代と形成年代によって異なるグループを形成するようであり、これもまた、単一の衝突によって火星からいくつかの異なるシャーゴッタイトが放出されたことを示している。しかし、シャーゴッタイトのCRE年代は大きく異なり（約0.5～19 Ma）、[ 15 ]、既知のシャーゴッタイトすべてを放出するには複数の衝突イベントが必要である。火星には火星隕石の起源となる可能性のある大きな若いクレーターは存在しないと主張されていたが、その後の研究では、ALH 84001の起源となる可能性が高いと主張され、[ 33 ]、他のシャーゴッタイトの起源となる可能性もあると主張された。[ 34 ]

2014年の論文では、複数の研究者が、すべてのシャーゴッタイト隕石は火星のモハーベクレーターから来たものだと主張した。[ 17 ]

宇宙線被曝に基づく年齢推定

火星の隕石を小さなペンダントに加工し、銀のネックレスから吊るしました。

火星から地球への輸送時間は、隕石に対する宇宙放射線の影響、特に希ガスの同位体比の測定によって推定できる。隕石は、火星における明確な衝突事象に対応すると思われるファミリーに分かれている。これらの隕石はすべて、数百万年ごとに火星に比較的少数の衝突によって発生したと考えられている。衝突体の直径は数キロメートル、火星に形成されるクレーターの直径は数十キロメートルに達する。火星への衝突モデルはこれらの発見と一致している。[ 35 ]

これまでに判明している衝突後の年齢は以下の通りである[ 36 ] [ 37 ]

タイプ年齢（百万）
ドファール019、オリビン-フィリックシャーゴッタイト19.8 ± 2.3 [ 35 ]
ALH 84001、斜方輝石15.0 ± 0.8 [ 35 ]
ダニット（シャシニー）11.1 ± 1.6 [ 35 ]
ナクライト6個10.8 ± 0.8 [ 20 ] [ 35 ]
レルゾライト3.8～4.7 [ 35 ]
6つの玄武岩質シャーゴッタイト2.4～3.0 [ 35 ]
5つのオリビン-フィリックシャーゴッタイト1.2 ± 0.1 [ 35 ]
EET 790010.73 ± 0.15 [ 35 ]

生命の証拠の可能性

火星隕石のいくつかには、火星生命体の化石の証拠と思われるものが含まれていることが発見されています。これらの中で最も重要なのは、南極のアラン丘陵で発見された隕石( ALH 84001 ) です。火星からの噴出は約 1,600 万年前に起こったようです。地球に到着したのは約 13,000 年前です。岩石の亀裂は 40 億年から 36 億年前の間に炭酸塩物質で満たされたようです (地下水が存在したことを意味します)。多環芳香族炭化水素(PAH) の証拠が確認されており、地表から離れるにつれてレベルが高くなります。他の南極隕石には PAH は含まれていません。地球の汚染はおそらく地表で最も高いはずです。亀裂充填物内のいくつかの鉱物は段階的に堆積しており、具体的には、鉄は磁鉄鉱として堆積し、これは地球上の生物堆積の典型であると言われています。炭酸塩岩中の亀裂充填物には、ナノバクテリアの化石と思われる小さな卵形および管状の構造物も存在する（研究者：マッケイ、ギブソン、トーマス＝ケプルタ、ザレ）。 [ 38 ]重要な陸生細菌群集をいくつか記述した微古生物学者ショプフは、ALH 84001を調査し、これらの構造物は地球上の細菌としては小さすぎるため、生命体とは思えないと述べた。物体の大きさは地球上の「ナノバクテリア」と一致するが、ナノバクテリアの存在自体は広く否定されている。[ 39 ] [ 40 ]

多くの研究が化石の妥当性に異議を唱えた。[ 41 ] [ 42 ]例えば、隕石中の有機物のほとんどは地球起源であることが判明した。[ 43 ]しかし、2009年の研究では、隕石中の磁鉄鉱は火星の微生物によって生成された可能性があることが示唆されている。地球化学および隕石学会誌に掲載されたこの研究では、1996年当時よりも高度な高解像度電子顕微鏡が使用された。[ 44 ]磁鉄鉱が生物起源であるという主張の重大な問題は、それらの大部分がホスト炭酸塩とトポタクティック結晶学的関係を示していることであり（つまり、磁鉄鉱と炭酸塩格子の間には3D配向関係がある）、これは磁鉄鉱が物理化学的メカニズムによってその場で成長したことを強く示唆している。[ 45 ]

水は生命の存在を示す証拠ではありませんが、地球上で発見された隕石の多くには水の存在が示されています。その中には、火星の地質史におけるアマゾン期に形成されたNWA 7034も含まれています。[ 46 ]火星の表面に液体の水が存在したことを示す他の兆候（例えば、繰り返し出現する斜面線[ 47 ]）は、惑星科学者の間で議論の的となっていますが、火星隕石によって示された以前の証拠と概ね一致しています。たとえ液体の水が存在したとしても、生命を維持するには微量すぎると考えられます。

参照

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一般的な
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