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| CIコンドライト | |
|---|---|
| - グループ - | |
| タイプ | コンドライト |
| 構造分類 | ? |
| クラス | 炭素質コンドライト |
| サブグループ |
|
| 親体 | 未知 |
| 構成 | ? |
| 既知の標本総数 | 討論: 5～10+ |
| TKW | 17キログラム（37ポンド） |
| 別名 | CI コンドライト、C1 コンドライト、CI コンドライト隕石、C1 コンドライト隕石 |
CI コンドライトは、C1 コンドライトまたはイヴナ型炭素質コンドライトとも呼ばれ、石質隕石の一種である希少な炭素質コンドライトのグループです。タイプ標本であるイヴナ隕石にちなんで名付けられました。CI コンドライトは、フランス、カナダ、インド、タンザニアで発見されています。その全体的な化学組成は、他のどのタイプの隕石よりも、 太陽(したがって太陽系全体)の元素組成によく似ています。
CIコンドライトは、水、有機物、その他の軽い元素/化合物などの揮発性物質が豊富です。67P /チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星よりも多くの水分を含んでいます。[1] [2]南極で発見されたCIの境界線上に分類される標本の中には、別のグループであるCYコンドライトと呼ばれるものもあります。
指定
略語CIは炭素質のCに由来し、ワッソンの命名体系[3]では、 Iはタンザニアのタイプ産地であるイヴナに由来する。C1の1は、ファン・シュムス・ウッドの古い分類体系[4]におけるタイプ1隕石を表し、これは現在でも岩石学で使用されている。岩石学上のタイプ1隕石には、定義上、完全に目に見えるコンドリュールはない。
コレクション履歴
CI コンドライトの発見は非常に少なく、全部で 5 個程度です (南極のセクションを参照)。最も古い発見は 1806 年に遡ります。フランスのアレス(またはアライス)近郊で隕石が発見されました。その結果、アレス南東の小さな村、サンテティエンヌ ド ロルムとカステルノー ヴァランスで、重さ 6 キログラムの破片が発見されました。1864 年にはフランスのモントーバン近郊のオルゲイユでも隕石が落下しました。隕石は 20 個の破片に分解し、合計で 10 キログラムの重さがありました。1911 年にはインドのトンク(ラジャスタン州) 近郊で隕石が発見されました。回収された破片はわずか数個で、重さはわずか 7.7 グラム (0.27 オンス) でした。[5] 1938年にタンザニアのイヴナ型隕石が落下し、合計705グラム（24.9オンス）の3つの破片に分裂した。これに続いて1965年にブリティッシュコロンビア州レヴェルストークに非常に明るい落下があったが、1グラム（0.035オンス）の小さな破片が2つ見つかっただけだった。これまでに合計で約17キログラムのCIコンドライトが存在する。
隕石、特にオルゲイユ隕石は世界中のコレクションに分散している。レヴェルストーク隕石、そしてそれほどではないがトンク隕石は小さく、分散させるどころか研究も難しい。[11]
分類
CIコンドライトは非常に脆く多孔質の岩石で、大気圏に落下する際に容易に崩壊します。このため、これまでは主に小さな破片が発見されています。良い例が、非常に明るいレヴェルストークの落下です。「大きな隕石になるだろう」と期待された火球にもかかわらず、1グラム未満の小さな破片が2つしか見つかりませんでした。これは、「回収された隕石の中で最も小さいという不名誉な名誉」でした（当時）。[12] CIコンドライトは、非常によく似たマトリックスと区別するのが難しいことがある黒い溶融地殻が特徴です。不透明なマトリックスは炭素質物質が豊富で、磁鉄鉱や磁硫鉄鉱などの黒色鉱物が含まれています。場所によっては、白い含水炭酸塩や硫酸塩が組み込まれています。
化学 - 太陽（システム）参照標準
CI隕石の特徴は、その化学組成で、他の隕石よりも揮発性元素に富んでいることです。CI隕石の元素分析は、太陽や太陽系の組成と「非常に密接な関係」 [13]があるため、地球化学の標準として使用されています。[14] [15]この豊富さの標準は、他の隕石[16] [17] [18]、彗星[19] [20] [21] [22]、場合によっては惑星自体[23] [24] [25] [20]（その後改訂[26] [27]）を分析する際の基準となっています。
ゴールドシュミットは、いくつかの隕石の原始的な（分化前の）組成に注目し、それを「宇宙の」存在比と呼び、隕石は太陽系からではなく、自由宇宙から来たものだと仮定した。[28] [29]今度は、そのような存在比の研究が元素合成と恒星物理学の研究を刺激し、そして検証した。[30] [17]ある意味では、ゴールドシュミットの用語の選択は実証されたのかもしれない。太陽とCIの組成はどちらも近くの恒星に似ているようで、[31] [32]プレソーラー粒子も存在する（ここでは関係ないほど小さいが）。
CI の存在量は、より正確には太陽の光球での存在量と結び付けられます。太陽内部、光球、コロナ/太陽風の間にはわずかな違いがあります。重元素は恒星の内部に沈殿する可能性があり (太陽の場合、この影響は低いようです[32] )、コロナ、つまり太陽風はプラズマ物理と高エネルギー機構の影響を受け、太陽の不完全なサンプルです。 [19] [20]その他の問題には、希ガスのスペクトル特性が欠如していること (したがって、光球を直接観測できないこと) が含まれます。[30] CI 値は直接測定されるため (最初は分析によって、現在は質量分析によって、必要に応じて中性子放射化分析によって)、矛盾するスペクトル線を持つ元素を含め、(上記のフィールド効果に加えて) 分光測光法の仮定の影響を受ける太陽の値よりも正確です。特に、CIと太陽の鉄の存在量が一致しなかったとき[33] [34]、疑問視され修正されたのは隕石の数ではなく、太陽の値でした。[31] [35]太陽とCIの存在量は、良くも悪くも、例えばコンドライトが約45億年前に凝縮され、初期の惑星の状態（つまり、原始太陽の存在量）を表しているという点で異なります。[36] [37]一方、太陽はリチウム[38]や他の元素[30] [32] [17]を燃焼し続け、例えば重水素からヘリウムを継続的に生成します。
CIの存在量に関する問題としては、不均一性（局所的変動）[39] [40]や、水溶性で不安定な臭素やその他のハロゲンが挙げられる。[38] [19] [41] [27]揮発性物質、例えば希ガス（下記参照）や好気性元素である炭素、窒素、酸素などは鉱物から失われており、太陽の対応関係を保持するとは想定されていない。しかしながら、現代では太陽の炭素と酸素の測定値は大幅に低下している。[30] [42] [43]これらは水素とヘリウムに次いで最も豊富な2つの元素であるため、太陽の金属量は大幅に影響を受けている。[43] [44] CIコンドライトには揮発性物質が多すぎる可能性があり、 CMコンドライトのマトリックス（コンドリュール、カルシウムとアルミニウムに富む包有物などを除く）、またはタギッシュ湖全体が、太陽の存在量のより良い代理指標となる可能性がある。[38] [45] [46]
酸素
酸素は、CI 隕石やその他の多くの隕石の主成分です。太陽の法則にもかかわらず、共通元素である炭素と窒素は、隕石として取り込まれ回収される鉱物に凝縮されることはほとんどありません。代わりに、さまざまなガスを形成する傾向があります。酸素は太陽系の初期に枯渇しましたが、酸素はさまざまな酸化物を形成します。
酸素同位体の研究は、近代以前にも地球の岩石と隕石の両方で行われていた。[47] [48]しかし、個々のサンプル（放射性同位体を除く）の同位体の違いは、分離プロセス（および破砕、捕獲など）によって引き起こされた局所的な影響であると広く考えられていた。しかし、物質はすべて、単一の酸素混合物を含む共通のプールから形成されていた。研究に利用できる大量の物質を伴うアジェンデ隕石の落下と分析は、太陽系が異なる同位体比を持つ異なる酸素貯蔵庫を含んでいたことを明らかにした。[49] [50]
3 つの安定した O 同位体は、16 O、17 O、および18 Oです。「3 同位体プロット」（17 O/ 16 O 軸と18 O/ 16 O 軸）は、異なるフィールドにある異なる太陽系物質、つまりそれらの酸素貯蔵庫とおそらく異なる形成領域を示します。 CI コンドライトは、そのフィールドによって同位体的にその岩石学上の同族である CM コンドライトと明確に区別されます。CI はCM と比較して18 O に富み、 17 O はそれほど多くなく、両者の間に重複はありません。南極（CI、CI 類似、および/または CY）隕石は18 O がさらに豊富です。これらは、太陽系で最も重い酸素を含むマクロサンプルです。酸素同位体の研究と分類は、他の隕石グループ、クラス、およびより多くの宇宙物質にまで及んでいます。[51] [52] [53] [54] [50]
鉄
鉄は25重量%存在するが、主にフィロケイ酸塩と酸化物（磁鉄鉱）に配合されている（下記参照）。鉄はマグネシウムよりもやや低温で形成されるため、この含有量はCMコンドライトよりわずかに高い。鉄に次いで親鉄性のニッケルとコバルトも含まれる。[55]
鉄の大部分はフィロケイ酸塩鉱物中の陽イオンの形で存在し、鉄は磁鉄鉱として結合している。一部はフェリハイドライトとして存在するが[ 56 ] 、イヴナには存在しない[57]。
炭素
CI の炭素含有量は平均で約 3.8% ですが、2% から 5% の範囲で変動します。これは炭素質コンドライトの中では最も高い値ですが、すべての隕石の中で最高というわけではありません。一部のユレイライトにはこれより多くの炭素が含まれている場合があります。
炭素は部分的に天然炭素（グラファイト、ナノダイヤモンドなど）や炭酸塩の形をとっていますが[58] [59]、大部分は有機物の球状として分散しています。
有機化合物
CI中の有機物には、少量の可溶性画分と、PAHなどの高分子（不溶性）有機物が大部分を占める。[60] [61] [62]
窒素はニトリル/アミン[63]としても溶解したアンモニウム[64]としても存在する。
ガス
炭素質隕石はすべて、ある程度ガスを豊富に含んでいます。[65] [66]オルゲイユ、[67] [43]アライス、イヴナ[68]トンク隕石はいずれも、典型的な隕石よりもガス含有量が高いことが分かっています。 [69]レベルストーク隕石は、従来の測定には小さすぎます。[70] [18]
ほとんどのガスは炭素に貯蔵される。炭素の多数の同素体は多数のネットワーク固体を形成し（特にヘテロ原子が存在する場合）、格子と表面に原子を貯蔵することができる。ガスは「暗い」CMのような堆積物[66] 、 「並外れた吸収体」、および磁鉄鉱[ 71]によく見られる。 [72]
岩石学
CIなどのタイプ1コンドライトの主な岩石学的特徴は、認識できるコンドリュールが存在しないことである。そのため、タギッシュ湖のサンプルは除外されている。しかし、小さなコンドリュールの破片やカルシウム・アルミニウムに富む包有物（CAI）は存在するが、非常に稀である。[73]
出典: Lodders, K. Fegley, B. Jr. The Planetary Scientist's Companion, 1998、それ自体は以前の参照から。
フィロ珪酸塩と水性変質
CMコンドライトにも大量のフィロケイ酸塩が含まれていますが、[74] [75] CIコンドライトは、タイプ1の指定に従って、フィロケイ酸塩マトリックス以外はほとんど存在しないことで岩石学的に区別されます。 [76] [77] CMは主にトチリナイト-クロンステッタイト連晶（「TCI」）であるのに対し、CIは蛇紋岩-スメクタイト（多くの場合サポナイト）の層を保持しています。[78] [56] [57] [79]どちらの場合も、2つの鉱物が分子レベルで交互にシートを形成します。フィロケイ酸塩は、層と層の間に結合した水酸化物イオン（OH −）または真の水（H 2 O）を保持します（多層の場合は両方である可能性があります）。[80]蛇紋岩とサポナイトは、それぞれ7オングストロームと約12オングストロームのシート間隔という特徴によって識別されました。[81] [57] [82]
これらのフィロケイ酸塩は、水による変質の産物である。元々の原始太陽凝縮物であるオリビンと輝石は、成分間にイオン結合があり、特に加熱すると水の影響を受けやすい。[83] [84] [85]この変質が、一般的には自由浮遊粒子で起こったのか（星雲仮説）[86]それとも隕石（またはその親小天体）内で起こったのか（親天体仮説）は議論となっている。[87] CIコンドライトでは、鉱脈の存在と磁鉄鉱の多様な形態から、複数のエピソードで両方が起こった可能性が示唆されている。[88] [56] [57] [54] [89]
大きく変質した物質が、最も原始的な元素の豊富さを保っているというのは奇妙なことである。[90] CIコンドライトを形成した水プロセスが何であれ、鉱物をmmからcmスケールより遠くまで動かさなかったか、母天体が徹底的に流動化されてCIコンドライトとなったすべての体積が均質化されたかのどちらかである。 [91] [82] [27] [92]いずれの場合も、閉鎖系であった。[93] [50]
水性変質は、自由金属（金属）がなくなるところまで進行しました。現在、すべての金属粒子、または本質的にすべての金属粒子は、酸化物、硫化物などとして結合しています。[94]
南極で発見された隕石（推定CYコンドライト）の場合、このプロセスは部分的に逆転しています。フィロケイ酸塩はある程度脱水してケイ酸塩に戻っており[95] [81] [91] [96]、これらの隕石の母天体が異なっていたことを示唆しています。[97]
この水は熱重量分析によって人工的に抽出することができる。熱を使って揮発性物質を貯蔵庫から追い出すのである。温度は形態と宿主によって異なる。水酸化物の場合、2つのイオンが互いに水酸化反応を起こし、水分子と酸素分子の半分を生成する。[98] [99] [100]
- 2 OH → H 2 O + 1/2 O 2
水
CIコンドライトには17～22重量%の水が含まれており、これはチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星67Pよりも多くの水を含んでいる。[101] [102] [103]それらの高い多孔性（最大30%）は、これらの事実と相関していると思われる。水は主に含水ケイ酸塩に閉じ込められている。かなり低温（50～150℃）での強い水性変質[104] - CIコンドライトの特徴 - は、エプソマイトなどの鉱物だけでなく、炭酸塩や硫酸塩の存在によって示されている。液体の水が亀裂や割れ目から母天体に浸透し、含水相を堆積させたに違いない。
流体包有物（液体を包み込むのに十分なほど完全な結晶の空隙）は、他の隕石でも確認されており、[105] [106] CIコンドライトのイヴナや、おそらくオルゲイユでも確認されている。[107] [108]このような塩水サンプルは、初期太陽系から研究できる唯一の直接残存流体である。
マグネタイト
遊離鉄（金属鉄）は本質的に存在せず、例えば磁鉄鉱に変換される。多くの隕石に見られるが、磁鉄鉱は炭素質コンドライト、特にCIに一般的で特徴的である。[109]磁鉄鉱の存在率は約4％で、フィロケイ酸塩に次いで2番目である。[110]さまざまなサイズと形態をとる。[111] [112] [113]
これらの形態には、通常の結晶、球、回転楕円体が含まれる。球（楕円体）は、CMとは異なり、さまざまなサイズがある[109] [88]。[72]「フランボイド」（ラズベリーのような）は、より小さな丸い回転楕円体が集まった丸いクラスターである。[111] [88] [89] 「プラケット」は、皿、糸、または蜂の巣を積み重ねたような形状である。[111] [113] [89]これらはCIの特徴であり、CMには見られない。[77] [89]
磁鉄鉱は硫化物の継続的な酸化によって生成した。名目上はトロイライト（化学量論的FeS）であるが、事実上は磁硫鉄鉱（Fe （1-x） S）であり、ペントランド鉱、黄鉄鉱、およびそれらのニッケル置換体などが含まれる。ニッケル、クロム、およびその他の合金元素は、その後、小さな粒子として脱落する。[114] [115] [116]この酸化は複数の世代にわたって発生したと思われる。[116] [117]
磁鉄鉱は明らかに軽い酸素同位体を持っています。[118]キセノンのキャリア相として機能します。[119] [72]
硫黄化合物
磁硫鉄鉱、ペントランド鉱、トロイライト、キューバナイトなどの鉄硫化物も存在するが、[120] Mg/Si比は1.07とかなり高い。[121] CVコンドライトだけがこれよりもマグネシウムに富んでいる。Ca/Si比は0.057で、すべての炭素質コンドライトの中で最も低い。[122]酸素同位体に関しては、CIコンドライトは炭素質コンドライトの中でδ17Oとδ18Oの値が最高であるが、下記の南極の標本を参照。17/18の比は地球上の値（「TFL」、地球分別線上）に匹敵する。
その他のコンポーネント
フィロケイ酸塩マトリックスには、オリビン/輝石、炭酸塩、硫酸塩、硫化物、磁鉄鉱などの鉱物粒子がそのまま含まれています。CI コンドライトには次の鉱物が含まれています。
これらの鉄マグネシウムケイ酸塩はすべて、高温で結晶化した微小で等次元の自形粒子です。
モンモリロナイトや蛇紋石のような鉱物のような、含水粘土の多い層状珪酸塩。主な成分。水変質により、以下の鉱物が発生します。
炭素質鉱物には以下のものがあります。
鉄マグネシウム鉱物は分離されており、変質の兆候は見られない。[123]
物理的パラメータ
CI コンドライトは多孔性が高いため、密度はわずか 2.2 g/cm 3です。
自然史
形成
CIコンドライトと、それによく似たCMコンドライトは、揮発性物質、特に水分を豊富に含んでいます。これらはもともと、 4AUを超える距離にある外縁小惑星帯で形成されたと考えられています。その理由は、この距離に位置し、温度が160Kである いわゆるスノーラインがあるためです。このような状況では、存在する水分はすべて氷に凝縮され、保存されました。これは、CIコンドライトが太陽系外縁部の氷の衛星と類似していることからも裏付けられます。さらに、彗星との関連もあるようです。彗星と同様に、CIコンドライトはケイ酸塩、氷、その他の揮発性物質、および有機化合物を集積しました（例：ハレー彗星）。
発生
CI隕石は稀だが、CI物質は広く分布している。[124]問題を複雑にしているのは、炭素と混合有機物は不透明で、物質のスペクトルで支配的になる傾向があることである。しかし、それらは地球上の一般的な望遠鏡で観測できる帯域では平坦で特徴のないスペクトルを持っているため、識別が困難である。[125] [126]
微小隕石/塵
微小隕石/惑星間塵として地球に到達する物質の量は、巨視的物体として到達する量よりも1桁以上、ほぼ2倍多い。[117]前面面積は大きさの2乗で減少するが、体積は大きさの3乗で減少するため、同じ物質（したがって密度）の2つの物体は、大気圏突入時に、はるかに小さいものよりも大きい方のほうがはるかに加熱され、ストレスを受ける。塵粒子と、ある程度の微小隕石は、脆弱性フィルターを乗り越えて、CIコンドライトの回収をさらに防ぐ。また、特定のサイズの粒子はポインティング・ロバートソン効果の恩恵を受け、地球に遭遇する際の相対速度が遅くなる。[127]
微小隕石/ダスト粒子は多様です。典型的にはCMに似ていますが、CR- [124] [128]やCIに似たものも含まれています。[79]太陽系の年齢まで生き残ったダスト粒子は、準CIの存在量を持つでしょう。このクラスの含水ダスト粒子はCI物質に似ています。[127]親天体の処理を受けていないものの中には、原始太陽にさらに近い存在量を持つものもあります。[129]これには、UCAMM（超炭素質南極微小隕石）などのさらに高い揮発性物質が含まれます。
クラスト
微小隕石/塵の場合と同様に、ほとんどの例はCMに似ています。しかし、[77]
セレス
ケレスはCIの母天体であると仮定されている。[130] [131]
彗星？
一連の証拠は、彗星がCIコンドライトの母天体ではないと主張している。[132] [133]しかし、この証拠はさまざまな哲学的および状況的である。宇宙探査機は彗星に対する私たちの概念をひっくり返した。特に、スターダストはウィルド2から彗星というより小惑星のように見える物質を持ち帰った。（これもまた、捕獲方法とその選択/変更効果に関する疑問を伴う。）[134]
CIコンドライトが彗星のサンプルである可能性はまだ仮定されている。[135] [136] [137]グネルは、オルゲイユの以前の軌道が短周期彗星の軌道であると計算している。[138] [117]
この議論は、現在議論されている2つの小天体の区別が有効かつ厳密であると仮定している。[139] [140] [117]この問題には、（名目上の）彗星と小惑星が宇宙で混ざり合うことが含まれる。[141] [142] [2]
南極のCIコンドライト（？）
南極は隕石の豊かな産地である。大陸の氷原からの産出量が増えたことにより、ヤマト82042と82162（Y82042、Y82162）に始まり、おそらくCIまたはCIに似た標本が生成された。1992年、池田は、南極以外の例とは多少異なるこれらの隕石を独自のグループに分類することを提案した。 [143]当時、完全なグループに必要な5つの（ペアになっていない）隕石には3つが足りなかった。[144] [145] [146]これらの隕石は、測定可能なほど硫化物含有量が高く、18 Oレベルは以前のCI標本よりもさらに高く、発見されたすべての隕石の中で最も酸素が多いものとなっている。
2015年までに、標本リストは拡大し、Y86029、86720、86789、980115、Belgica7904、砂漠コンドライトのDhofar1988などが見つかった。Kingらは、別のグループである「CY」コンドライトの呼びかけを再開した。[147] [148] 2023年に中赤外線分光法を用いて、小惑星（3200）フェートンがCYの母天体であることが発見され、[149]これらの隕石を別に分類するという考えがさらに裏付けられた。
南極の標本のほとんどは、（上記のように）フィロケイ酸塩が戻り始めていることと、硫化物含有量が異なっています。硫化物は磁鉄鉱を上回っています。
誤分類
希少性と地球化学の参考資料としての重要性から、多くの人が標本を CI であると主張したがります。
ベンチクレーターサンプル
1969年のアポロ12号のミッション中に、月面で隕石が発見されました。当初はCIコンドライトだと考えられていましたが、後に密接に関連したCMコンドライトであることが判明しました。
カイドゥン
1983年、カレメインとケリッジは、カイドゥン隕石が潜在的なCIであると主張した。[150] CRコンドライトグループはまだ隕石学界で議論中だったため、当時はCIの方が適切と思われた。カイドゥンは正式にはCR2である。
タギッシュ湖隕石
2000 年、ユーコン準州のタギッシュ湖に落下した。この隕石はコンドリュールを含むため、CI コンドライトには含まれず、C2 未分類 (ung) と指定されている。
この隕石は岩石学的に「間違いなく」タイプ2である。[151] [152]化学的存在比はCMと「非常に類似」しており、「CIコンドライトより明らかに高い」レベルである。[153]炭素と窒素の同位体はCIに近いが、[154]優勢な酸素同位体はCIに似ていない。タギッシュ湖は17 Oに富んでいるが、 18 Oが不足しており、CM隕石に近く、CM-CO族のCCAM（炭素質コンドライト無水鉱物混合）ライン上にある。[155] [156] [157]
フリードリヒらは、「タギッシュ湖がCIコンドライトであるかどうかについては、そうではない」と結論付けている。[158]
5958 号
2011年に別の研究グループが北西アフリカ5958隕石（NWA 5958）はCIであると主張した。[159]
その後の研究チームはそうではないと報告した。[160] NWA 5958はC2-ungである。
重要性
現在までに発見されたすべての隕石と比較すると、CIコンドライトは、元の太陽系星雲内の元素分布と最も類似しています。このため、CIコンドライトは原始隕石とも呼ばれています。CIコンドライトには不足している揮発性元素の炭素、水素、酸素、窒素、および希ガスを除けば、元素比はほぼ同じです。リチウムはもう1つの例外で、隕石に豊富に含まれています（太陽のリチウムは元素合成に関与するため、減少します）。
この強い類似性のため、岩石学では、特定の元素について CI コンドライトに対して岩石サンプルを正規化することが慣例となっています。つまり、岩石/コンドライトの比率を使用してサンプルを元の太陽物質と比較します。比率が 1 より大きい場合はサンプルが濃縮されていることを示し、比率が 1 より小さい場合はサンプルが減少することを示します。正規化プロセスは、主に希土類元素のスパイダー ダイアグラムで使用されます。
CIコンドライトには炭素含有量も高い。グラファイト、ダイヤモンド、炭酸塩などの無機炭素化合物のほかに、有機炭素化合物も含まれる。例えば、アミノ酸が検出されている。これは、生命の起源を探求する上で非常に重要な事実である。
参照
参考文献
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