コンドライト (母天体 融解 や分化 によって変化していない石質(非金属 )です。a ] [ 1 ]これら 初期太陽系 でさまざまな種類の塵や小さな粒子 が 原始的な小惑星 を 形成したときに形成されます。惑星の 重力 井戸に捕らえられたそのような天体の一部は、惑星の表面に向かう軌道に乗って到達し、最も一般的なタイプの隕石になります。隕石全体の数に対するコンドライトの割合の推定値は、85.7% [ 2 ] から86.2% [ 3 ] まで幅があります。
彼らの研究は、太陽系の起源と年齢、有機化合物 の合成、生命の起源、 地球 上の水の存在を理解するための重要な手がかりを提供する。彼らの特徴の1つは、コンドリュール (古代ギリシャ語の χόνδρος chondros 、粒に由来)の存在である。コンドリュールは、異なる鉱物の溶融 または部分的に溶融した液滴として宇宙で形成された丸い粒である。コンドリュールは通常、コンドライトの体積の20%から80%を占める。[ 4 ]
コンドライトは鉄とニッケルの含有量が少ないため、鉄隕石 と区別できます。コンドリュールを持たない非金属隕石はアコンドライト と呼ばれ、コンドライトよりも最近形成されたと考えられています。[ 5 ] 現在、世界のコレクションには27,000個以上のコンドライトがあります。これまでに回収された最大の個々の石は1770kgで、1976年の吉林 隕石群の一部でした。コンドライトの落下は、単一の石から、数千個の個々の石からなる並外れたシャワーまで様々です。後者の例としては、 1912年のホルブルック落下 があり、推定14,000個の石がアリゾナ州 北部に落下しました。
起源と歴史 コンドライトは、45億4000万年以上前に小惑星を生み出した原始太陽系に存在していた塵や砂粒の粒子が集積 して形成されました。これらのコンドライトの母天体は、(またはかつては)小型から中型の小惑星であり、溶融や 惑星分化を起こすほど大きな天体の一部になったことはありませんでした。206Pb / 204Pb を用いた年代測定では、推定 年齢は4,566.6±1.0Maであり[ 6 ] 、 他の年代測定法による年代と一致しています。コンドライトの年代を示すもう1つの証拠は、コンドライト中の非揮発性元素の存在量が、 太陽 や天の川銀河の他 の恒星 の大気 で見られるものと似ているという事実です。[ 7 ]
偏光顕微鏡下で観察・分析された普通コンドライトNWA 17172の薄片。 内部温度に基づくと、コンドライト質小惑星は溶融するほど高温になることはなかったものの、その多くは内部で著しい熱変成作用 を受けるほど高温に達した。熱源は、形成されたばかりの太陽系に存在していた短寿命放射性同位体(半減期が数百万年未満)の崩壊によるエネルギー、特に26Al と60Fe であった可能性が最も高いが、小惑星への衝突によって加熱された可能性もある。また、多くのコンドライト質小惑星には、 岩石物質とともに氷が集積したためか、かなりの量の水が含まれていた。
その結果、多くのコンドライトには、水が小惑星上の岩石と相互作用した際に形成された粘土などの含水鉱物が含まれています。この過程は水質変質 として知られています。さらに、すべてのコンドライト小惑星は、他の小惑星との衝突による衝撃作用の影響を受けています。これらの衝突は、単純な圧縮から角礫化 、脈状構造の形成、局所的な溶融、高圧鉱物の形成に至るまで、さまざまな影響をもたらしました。これらの二次的な熱、水質、および衝撃作用の結果として、元の塵、コンドリュール、および包有物をそのままの形で保存している既知のコンドライトはごくわずかです。
特徴 コンドライトに含まれる成分の中で特に目立つのは、謎めいたコンドリュール である。コンドリュールはミリメートルサイズの球状物体で、宇宙空間を自由に漂う溶融または部分的に溶融した液滴として形成された。ほとんどのコンドリュールは、ケイ酸塩 鉱物であるカンラン石 と輝石を 豊富に含んでいる。
北西アフリカで発見されたこの普通コンドライトには、光沢のあるニッケル・鉄金属が顕著に現れている。
コンドライトには、太陽系で形成された最も古い天体の一つである難溶性 包有物(Ca-Al包有物を含む)、金属Fe-Niと 硫化物 に富む粒子、および孤立したケイ酸塩鉱物 の粒も含まれています。コンドライトの残りの部分は、微細な(マイクロメートルサイズまたはそれ以下の)塵で構成されており、岩石のマトリックス として存在する場合もあれば、個々のコンドリュールや難溶性包有物の周囲に縁やマントルを形成する場合もあります。この塵の中に埋め込まれているのは、太陽系の形成以前に存在し、銀河の別の場所で起源した太陽系以前の粒子です。コンドリュールは独特の組織、組成、 鉱物組成 を持ち、その起源については依然として議論が続いています。[ 11 ] 科学界では、これらの球体は太陽系を通過した衝撃波 の作用によって形成されたというのが一般的な見解ですが、この衝撃波の原因についてはほとんど合意が得られていません。[ 12 ]
2005年に発表された論文では、木星 を形成したガス円盤の重力不安定性によって10 km/sを超える速度の衝撃波が発生し 、その結果コンドリュールが形成されたと提唱されている。[ 13 ]
コンドライトの分類 コンドライトは、鉱物組成[ 14 ]、 バルク化学組成、酸素同位体組成[ 15 ] (下記参照) に基づいて、約15の異なるグループに分類されます(隕石の分類を 参照) 。さまざまなコンドライトグループは、別々の小惑星または関連する小惑星のグループで発生したと考えられます。各コンドライトグループは、コンドリュール、難揮発性包有物、マトリックス(塵)、その他の成分の独特な混合物と特徴的な粒径を持っています。コンドライトを分類する他の方法には、風化[ 16 ]と衝撃 [ 17 ] があります。
コンドライトは、岩石学的タイプ、つまり熱変成または水質変質の程度によって分類することもできます(1から7までの番号が割り当てられます)。「3」が割り当てられたコンドライトのコンドリュールは変質していません。番号が大きいほど熱変成が進み、最大7ではコンドリュールが破壊されています。3より小さい番号は、コンドリュールが水の存在によって変化したコンドライトに与えられ、1ではコンドリュールがこの変質によって完全に消滅しています。
さまざまな分類スキームの要約を以下の表に示します。[ 18 ]
普通コンドライト 普通コンドライト は、地球に落下する隕石の中で圧倒的に最も一般的なタイプです。隕石全体の約80%、コンドライトの90%以上が普通コンドライトです。[ 11 ] 普通コンドライトは、コンドリュールが豊富で、マトリックスは少なく(岩石の10~15%)、難揮発性包有物は少なく、Fe-Ni金属とトロイライト (FeS)の量は様々です。コンドリュールの直径は一般的に0.5~1mmです 。普通コンドライトは、化学的には、Siに対するCa、Al、Ti、希土類 などの難揮発性 親石元素の枯渇によって区別され、同位体的には、地球の岩石と比較して 18O / 16O に対する17O / 16O 比が異常に高いことによって区別されます。
ほとんどの普通コンドライトは、母天体である小惑星上で500℃をはるかに超える温度に達し、かなりの変成作用を受けています 。しかし、すべてではありません。普通コンドライトは、金属量と総鉄量の違いによって3つのグループに分けられます。
Hコンドライトは 、全鉄含有量が高く、金属鉄含有量も高い(質量比で15~20%のFe-Ni金属[ 21 ] )上に、LコンドライトやLLコンドライトよりもコンドリュールが小さい。ブロンザイト、カンラン石、輝石、斜長石、金属、硫化物から構成され、普通コンドライトの落下の約42%がこのグループに属する(隕石落下統計を 参照) 。Lコンドライトは 鉄の総含有量が少なく(質量比で鉄ニッケル金属が7~11%)、普通コンドライトの約46%がこのグループに属し、地球に落下する隕石の中で最も一般的なタイプとなっている。LLコンドライトは 、鉄の総量と金属含有量が低く(質量比でFe-Ni金属が3~5%、そのうち金属Feが2%)、ブロンザイト、オリゴクレース 、オリビンも含まれています。[ 18 ] 普通コンドライトの落下のうち、このグループに属するのは10個に1個だけです。このグループの一例として、NWA 869 隕石が挙げられる。
炭素質コンドライト 炭素質コンドライト (C型コンドライトとも呼ばれる)は、地球に落下するコンドライトの5%未満を占める。[ 22 ] これらは、アミノ酸を 含む炭素 化合物の存在によって特徴づけられる。[ 23 ] これらは、揮発性化合物の割合が最も高いため、どのコンドライトよりも太陽から最も遠い場所で形成されたと考えられている。[ 2 ] また、水の存在、または水の存在によって変質した鉱物の存在も主な特徴である。
炭素質コンドライトには多くのグループが存在するが、そのほとんどは、化学的にはケイ素に対する難溶性親石元素の濃縮、同位体的には地球の岩石と比較して17O / 16O比が 18O / 16O 比よりも異常に低いという特徴を持つ。CHグループを除くすべての炭素質コンドライトのグループは、特徴的な模式標本にちなんで命名されている。
CI (イヴナ型)コンドライトは、コンドリュールや難揮発性包有物を全く含まず、母天体である小惑星上で高度な水変質を受けた微細な物質でほぼ完全に構成されています。CIコンドライトは高度に酸化された 角礫岩で、磁鉄鉱 や硫酸塩鉱物 を豊富に含み、金属鉄は含まれていません。かつてコンドリュールや難揮発性包有物が存在し、それが含水鉱物の形成過程で破壊されたのか、あるいはそもそもコンドリュールが存在しなかったのかについては、議論の余地があります。CIコンドライトは、水素とヘリウムを除けば、その化学組成が太陽光球の化学組成に非常によく似ているため注目に値します。したがって、あらゆる隕石の中で最も「原始的」な組成を持ち、太陽系全体で形成された物質が経験した化学的分別度を評価するための基準としてよく用いられます。CO(オルナン型 )コンドライトとCM(ミゲイ型)コンドライトは、直径が主に0.1~0.3mmの非常に小さなコンドリュールを含む、関連する2つのグループです 。難揮発性包有物は非常に豊富で、コンドリュールとほぼ同じ大きさです。 CMコンドライトは約70%の微細粒物質(基質)で構成されており、そのほとんどは広範囲にわたる水による変質を受けている。1969年にオーストラリアに落下し、多くの研究が行われているマーチソン隕石は 、このグループの中で最もよく知られた隕石である。 COコンドライトは基質が約30%しかなく、水による変質はほとんど受けていない。ほとんどが軽度の熱変成作用を受けている。 CR(レナッツォ 型)、CB(ベンクビン型)、CH(高金属)炭素質コンドライトは、化学組成と酸素同位体組成によって関連していると思われる3つのグループです。いずれも金属Fe-Niに富み、CHコンドライト、特にCBコンドライトは他のすべてのコンドライトグループよりも金属の割合が高くなっています。CRコンドライトは他のコンドライトグループとほとんどの点で明らかに類似していますが、CHコンドライトとCBコンドライトの起源については議論の余地があります。一部の研究者は、これらのコンドライト中の多くのコンドリュールと金属粒子は、「通常の」コンドリュールがすでに形成された後に衝突プロセスによって形成された可能性があり、したがって「真の」コンドライトではない可能性があると結論付けています。
CRコンドライトは、通常のコンドライトのコンドリュールとほぼ同じ大きさ(約1mm )のコンドリュールを持ち、難揮発性包有物が少なく、岩石のほぼ半分がマトリックスで構成されている。多くのCRコンドライトは広範囲にわたる水質変質を受けているが、中にはほとんどこの過程を免れたものもある。 CHコンドライトは、直径がわずか約0.02mm (20マイクロメートル)という極めて小さなコンドリュールを持つことで知られています。また、同様に小さな難揮発性包有物も少量含まれています。塵状物質は、真のマトリックスとしてではなく、個々の破片として存在します。さらに、CHコンドライトは揮発性 元素が極端に少ないという特徴も持っています。 CBコンドライトは2種類あり、どちらも揮発性元素が非常に少なく金属が豊富であるという点でCHコンドライトに似ています。CB a (サブグループa)コンドライトは粗粒で、大きな(しばしば数センチメートル)コンドリュールと金属粒子があり、難揮発性包有物はほとんどありません。コンドリュールは他のほとんどのコンドライトと比べて独特の組織を持っています。CHコンドライトと同様に、粉状物質は個別の破片としてのみ存在し、微細なマトリックスはありません。CB b (サブグループb)コンドライトははるかに小さい(ミリメートルサイズ)コンドリュールを含み、難揮発性包有物を含んでいます。 CV(ビガラノ 型)コンドライトは、ミリメートルサイズのコンドリュールと、岩石の約半分を占める暗色の基質中に埋め込まれた豊富な難溶性包有物が特徴です。CVコンドライトは、センチメートルサイズに達するものもある壮観な難溶性包有物で知られており、独特の大型の、かつて溶融していた包有物を含む唯一のグループです。化学的には、CVコンドライトは、どのコンドライトグループよりも難溶性親石元素の含有量が最も高いです。CVグループには、1969年にメキシコに落下した注目すべきアジェンデ 隕石が含まれており、これは歴史上最も広く分布し、間違いなく最もよく研究された隕石の1つとなりました。 CK(カロオンダ 型)コンドライトは、化学的にも組織的にもCVコンドライトと類似している。しかし、CVコンドライトに比べて難揮発性包有物がはるかに少なく、酸化度が高く、そのほとんどが(CVコンドライトや他のすべての炭素質コンドライト群と比較して)相当量の熱変成作用を受けている。 CL(ルーンガナ型)コンドライトは、主にコンドルールとCAIで構成されており、マトリックスと揮発性物質は少なく、微量元素はCRに類似している。酸素の三重結合位置は CV-CK領域付近にある。 分類不能な炭素質コンドライト:炭素質コンドライトに分類されるものの、いずれのグループにも当てはまらないコンドライトが多数存在する。例えば、 2000年にカナダに落下し、CIコンドライトとCMコンドライトの中間的な性質を持つタギッシュ湖 隕石や、CMグループとCOグループの両方の特性を併せ持つ極めて原始的なコンドライトであるAcfer 094などが挙げられる。
カカンガリ隕石 3つのコンドライトは、K(カカンガリ型)グループとして知られています。カカンガリ、LEW 87232、Lea Co. 002です。[ 24 ] これらのコンドライトは、大量のダストマトリックスと炭素質コンドライトに似た酸素同位体組成、エンスタタイトコンドライトに最もよく似た高度に還元された鉱物組成と高い金属含有量(体積比で6~10%)、そして普通コンドライトに最もよく似た難揮発 性親石元素の濃度によって特徴付けられます。
他の多くの特徴はO、E、Cコンドライトと似ている。[ 25 ]
ルムルティ隕石 ルムルティ(R)型コンドライトは非常に稀なグループで、記録されている約900個のコンドライト落下のうち、記録されているのはわずか1個だけです。通常のコンドライトと多くの共通点があり、コンドリュールの種類が似ていること、難揮発性包有物が少ないこと、ほとんどの元素の化学組成が似ていること、そして17O / 16O 比が地球の岩石に比べて異常に高いことなどが挙げられます。しかし、Rコンドライトと通常のコンドライトには大きな違いがあります。Rコンドライトは、はるかに多くの塵状のマトリックス物質(岩石の約50%)を含み、酸化がはるかに進んでおり、金属Fe-Niはほとんど含まれておらず、17Oの濃縮度は通常 のコンドライトよりも高くなっています。含まれる金属のほぼすべてが酸化されているか、硫化物の形をしています。Eコンドライトよりもコンドリュールが少なく、小惑星のレゴリス に由来すると考えられています。[ 26 ]
構成 コンドライトは太陽系の歴史のごく初期に形成された物質から集積し、コンドライト質の小惑星は溶融しなかったため、非常に原始的な組成を持っています。「原始的」とは、ほとんどの化学元素の存在量が、太陽の光球 で分光法によって測定された値と大きく異ならないことを意味し、これは太陽系全体をよく代表しているはずです(注:太陽のようなガス状天体とコンドライトのような岩石との比較を行うために、科学者はシリコン(Si)などの岩石形成元素を基準点として選択し、比率を比較します。したがって、太陽で測定されたMg/Siの原子比(1.07)は、CIコンドライトで測定された値と同一です[ 27 ] )。
すべてのコンドライトの組成は原始的であると考えられるが、前述のように、グループによって組成に違いがある。CIコンドライトは、ガス形成元素(水素(H)、炭素(C)、窒素(N)、希ガス : ヘリウム (He)、ネオン (Ne)、アルゴン (Ar)など)を除いて、太陽とほぼ同一の組成であるように見える。他のコンドライトグループは、太陽の組成から非常に系統的な方法で逸脱している(つまり、分化している)。
多くのコンドライトの形成過程のある時点で、金属粒子がケイ酸塩鉱物粒子から部分的に分離しました。その結果、金属を十分に集積しなかった小惑星由来のコンドライト(例えば、L、LL、ELコンドライト)は、すべての親鉄 元素が枯渇しているのに対し、金属を過剰に集積したコンドライト(例えば、CH、CB、EHコンドライト)は、太陽と比較してこれらの元素が豊富になっています。 同様に、正確な過程はまだ十分に解明されていないものの、CaやAlのような難揮発性 元素はMgやSiのような難揮発性の低い元素から分離され、各小惑星に均一に取り込まれたわけではない。多くの炭素質コンドライトの母天体には難揮発性元素を豊富に含む粒子が過剰に取り込まれているのに対し、普通コンドライトやエンスタタイトコンドライトの母天体には難揮発性元素が不足している。 CI群を除くコンドライトは、太陽系に存在する揮発性元素 をすべて備えて形成されたものではない。一般的に、元素の枯渇度は揮発性の程度に対応しており、最も揮発性の高い元素ほど枯渇度が高い。
岩石学的タイプ コンドライトのグループは、その主要な化学的、鉱物学的、および同位体特性(上記)によって決定されます。母天体である小惑星における熱変成作用と水質変質作用という 二次的な プロセスによってどの程度影響を受けているかは、岩石学的 タイプ によって示され、これはグループ名の後に数字で表されます(例:LL5コンドライトはLLグループに属し、岩石学的タイプは5です)。岩石学的タイプを記述するための現在のスキームは、1967年にヴァン・シュムスとウッドによって考案されました。[ 14 ]
ヴァン・シュムスとウッドによって考案された岩石学的分類体系は、実際には2つの独立した体系から成り立っており、1つは水変質(タイプ1~2)を、もう1つは熱変成(タイプ3~6)を記述している。この体系における水変質部分は、次のように機能する。
タイプ1は 元々、コンドリュールを欠き、多量の水と炭素を含むコンドライトを指すために用いられていました。現在では、タイプ1は、カンラン石と輝石の大部分が含水相に変化するほど広範囲にわたる水質変質を受けた隕石を示すために用いられています。この変質は50~150 ℃の温度で起こったため、タイプ1コンドライトは温暖ではありましたが、熱変成作用を受けるほど高温ではありませんでした。CIグループの隕石と、他のグループの高度に変質した炭素質コンドライトのごく一部が、タイプ1コンドライトの唯一の例です。タイプ2 コンドライトとは、広範囲にわたる水質変質を受けたものの、識別可能なコンドリュールと、変質を受けていない原始的なカンラン石および/または輝石を依然として含む隕石のことです。微細なマトリックスは一般的に完全に水和しており、コンドリュール内の鉱物は様々な程度の水和を示すことがあります。この変質は恐らく20 ℃以下の温度で発生したと考えられ、これらの隕石は熱変成を受けていません。CMおよびCRコンドライトのほぼすべてが岩石学的タイプ2に分類されます。分類されていない炭素質コンドライトを除いて、他のコンドライトはタイプ2に分類されません。この図式の熱変成作用の部分は、変成温度の上昇に伴う鉱物組成と組織の連続的な変化を表しています。これらのコンドライトは、水による変質の影響をほとんど受けていません。
タイプ 3 コンドライトは変成度が低い。オリビンや輝石などの鉱物が幅広い組成を示し、太陽星雲内のさまざまな条件下で形成されたことを反映しているため、 非平衡 コンドライトと呼ばれることが多い。(タイプ 1 および 2 コンドライトも非平衡である。)コンドライトは、すべての構成要素(コンドリュール、マトリックスなど)が親小惑星に集積したときとほぼ同じ組成と鉱物組成を持ち、ほぼ原始的な状態を保っているため、タイプ 3.0 と指定される。岩石学的タイプがタイプ 3.1 から 3.9 に増加するにつれて、塵のマトリックスから始まり、コンドリュールなどのより粗粒の構成要素にますます影響を与える、深刻な鉱物学的変化が発生する。タイプ3.9コンドライトは、コンドリュールが元の外観を保っているため、表面上は変化していないように見えるが、すべての鉱物は影響を受けており、その主な原因は組成の異なる粒子間での元素の拡散である。 タイプ4、5、6のコンドライトは、熱 変成作用 によって徐々に変化しています。これらは平衡 コンドライトであり、高温によってほとんどの鉱物の組成が非常に均質になっています。タイプ4では、マトリックスは完全に再結晶化し 、粒径が粗大化しています。タイプ5では、コンドリュールが不明瞭になり始め、マトリックスを識別できなくなります。タイプ6のコンドライトでは、コンドリュールがかつてのマトリックスと融合し始め、小さなコンドリュールはもはや識別できなくなる場合があります。変成作用が進むにつれて、多くの鉱物が粗大化し、長石 などの新しい変成鉱物が形成されます。一部の研究者は、ヴァン・シュムスとウッドの変成分類を拡張してタイプ7 を含めるべきだと主張しているが、それが本当に必要かどうかについては意見が一致していない。タイプ7のコンドライトは、融解を引き起こすのに必要な温度に満たない、可能な限り高い温度を経験している。もし融解が始まれば、その隕石はコンドライトではなく、 原始的な無コンドライト に分類されるだろう。
普通コンドライトとエンスタタイトコンドライトの全グループ、およびRコンドライトとCKコンドライトは、タイプ3から6までの完全な変成範囲を示しています。COコンドライトはタイプ3のメンバーのみで構成されていますが、これらの岩石学的タイプは3.0から3.8までの範囲にわたります。
水の存在 これらの隕石には、水が含まれているか、水によって変質した鉱物が含まれています。これは、これらの隕石の起源となった小惑星に水が含まれていたことを示唆しています。太陽系の始まりには、水は氷 として存在し、小惑星が形成されてから数百万年後には氷が溶け、液体の水がカンラン石や輝石と反応して変質したと考えられます。地球の帯水層のように、小惑星が十分に多孔質で水が内部に 浸透 できるような構造であれば、小惑星上に川や湖が形成される可能性は低いと考えられています。[ 28 ]
地球上に存在する水の一部は、彗星 や炭素質コンドライトが地球表面に衝突したことに由来する可能性があると考えられている。[ 29 ] [ 30 ]
注記 ↑ 「非金属」という用語の使用は、金属が全く存在しないことを意味するものではありません。 ↑ Eはエンスタタイト、Hは約30%の高金属鉄含有量、Lは低含有量を表します。数字は変質度を示します。 ↑ 高鉄隕石を除いて、他のすべての炭素質コンドライトは、特徴的な隕石にちなんで名付けられています。 ↑ これは、D型小惑星族の唯一知られているサンプルであると考えられている、非常に珍しい隕石です。
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外部リンク 自然史博物館、隕石カタログ( 2008年3月12日、Wayback Machine に アーカイブ済み) 隕石に関する記事(惑星科学研究発見におけるコンドライトに関する議論を含む) 英国・アイルランド隕石協会 オーストラリア隕石研究所提供のコンドライト画像