火星隕石

火星隕石とは、火星で形成され、衝突によって惑星から放出され、惑星間空間を通過して地球に隕石として落下した岩石のことです。2020年9月現在 277個の隕石が火星隕石として分類されており、これは分類された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切断の火星隕石であるタウデニ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、シャシニットの3つのグループがあり、これらはまとめてSNC隕石として知られています。その他の火星隕石は分類されていません。これらの隕石は、火星の岩石や大気ガスに似た元素組成と同位体組成を持っているため、火星隕石と解釈されています。これらの組成は、周回宇宙船、地表着陸機、探査車によって測定されています。^{[ 4 ] [ 5 ]}この用語には、ヒートシールドロックなど、火星で発見された隕石は含まれません。

1980年代初頭までに、SNC隕石群（シャーゴッタイト、ナクライト、シャシニト）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った。これらの違いには、形成年代が若いこと、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行った火星表面岩石の分析と化学組成が類似していることなどがあった。数人の科学者は、これらの特徴から、SNC隕石は比較的大きな母天体、おそらく火星に由来すると示唆した。^{[ 6 ] [ 7 ]}

そして1983年、EET79001シャーゴッタイトの衝突によって形成されたガラスの中に、バイキングが分析した火星の大気中のガスとよく似た様々な閉じ込められたガスが報告された。^{[ 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った。2000年、トレイマン、グリーソン、ボガードによる論文では、SNC隕石（当時14個が発見されていた）が火星由来であると結論付けるために用いられたすべての議論を概観した。彼らは、「SNCが火星由来でない可能性はほとんどないと思われる。もし他の惑星体由来であれば、現在理解されている火星と実質的に同一でなければならないだろう」と書いた。^{[ 4 ]}

2018年4月25日現在、207個の火星隕石のうち192個は、3つの希少な無コンドライト（石質）隕石のグループに分類されています。すなわち、シャーゴッタイト（169個）、ナクライト（20個）、シャシニット（3個）、およびその他の隕石（15個）（斜方輝石（OPX）アランヒルズ84001と10個の玄武岩質角礫岩隕石を含む）です。^{[ 1 ]}そのため、火星隕石全体はSNCグループ（ / snɪk /と発音）と呼ばれることもあります。^{[ 9 ]}これらの隕石は、互いに一致し、地球起源とは一致しない同位体比を持っています。これらの名称は、そのタイプの最初の隕石が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されます。これらは、 1865年にインドのシェルガティに落下したシャーゴッティ隕石にちなんで名付けられました。^{[ 10 ]}シャーゴッタイトは、苦鉄質から超苦鉄質の岩石の火成岩です。結晶の大きさや鉱物組成に基づいて、玄武岩質、カンラン石斑状（ 2011年にモロッコで発見されたティシント群など^{[ 11 ] [ 12 ]}）、レルゾライト質のシャーゴッタイトの3つの主要なグループに分類されます。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ます。^{[ 13 ]}これらの2つの分類システムは互いに一致しないため、シャーゴッタイトが形成されたさまざまな起源岩石とマグマの間に複雑な関係があることを示唆しています。

シャーゴッタイトは、わずか1億8000万年前に結晶化したと考えられているが^{[ 15 ]}、火星の表面の大部分がかなり古いことや火星自体が小さいことを考えると、これは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考えを提唱する人もいる^{[ 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の分野となっている。

直径58.5 kmの300万年前のクレーター、モハベがこれらの隕石の潜在的な発生源であったと示唆されている。 ^{[ 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28 kmのクレーター、トゥーティング、あるいはクレーター09-000015が110万年前に噴出した枯渇したカンラン石斑状シャーゴッタイトの発生源であると提案している。^{[ 18 ] [ 19 ]} 

ナクライト

ナクライト隕石は、最初のナクラ隕石にちなんで名付けられました。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、推定重量は10kgでした。 

ナクライトは、輝石を豊富に含む火成岩で、約9000万年前（1416±700万年前から1322±1000万年前）にわたる少なくとも4回の噴火による玄武岩質マグマから形成されました。 ^{[ 20 ]}ナクライトには輝石とカンラン石の結晶が含まれています。ナクライトの結晶化年代を火星のさまざまな地域のクレーター数年代と比較すると、ナクライトはタルシス、エリシウム、またはシルティス・マヨール・プラヌムのいずれかの大きな火山構造上で形成されたことが示唆されます。^{[ 21 ]}

ナクライトは約6億2000万年前に液体の水に満たされ、約1075万年前に小惑星の衝突によって火星から放出されたことが示されている。それらは過去1万年以内に地球に落下した。^{[ 21 ]}

分類されていない隕石

これらの隕石の中でも、有名なアランヒルズ84001は、他の火星隕石とは異なる岩石タイプ、すなわち斜方輝石岩（斜方輝石を主成分とする火成岩）である。そのため、「OPX火星隕石」というグループに分類されている。この隕石は、電子顕微鏡で細菌のような生命体の化石化した残骸と考えられる構造が発見されたことで、大きな注目を集めた。2005年現在科学界のコンセンサスは、微化石は火星の生命を示すものではなく、地球のバイオフィルムによる汚染を示すものだというものだった。ALH 84001は玄武岩質および中間質シャーゴッタイト群と同じくらい古く、つまり41億年前のものである。 

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は火星隕石ではない。しかし、火星表面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（「ブラックビューティー」という愛称で呼ばれている）は、地球で発見された他の火星隕石の10倍の水分含有量を持つ。 ^{[ 2 ]}この隕石には4.42±0.07億年前の成分が含まれており、^{[ 25 ]}火星のアマゾニア地質時代に加熱された。^{[ 26 ]}

1986年に中国の大岩坡に落下した隕石には、地球上には存在しない「エルゴレサイト」と呼ばれるケイ酸マグネシウム鉱物が含まれていた。 ^{[ 27 ]}

SNC隕石の大部分は他のほとんどの隕石に比べてかなり若く、火星で火山活動があったのはほんの数億年前だ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、火星のような惑星体からの起源を示唆する初期に認識された特徴の1つでした。火星隕石の中で、放射年代が約1400  Ma (Ma  = 百万年) より古いのはALH 84001とNWA 7034だけです。すべてのナクライト、およびシャシニーとNWA 2737は、 さまざまな放射年代測定法によって決定された、1300 Ma前後でほぼ同じか、まったく同じ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し、はるかに若く、ほとんどが約150～575  Maです。^{[ 15 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

シャーゴッタイトの年代史は完全には解明されておらず、一部の科学者は放射年代測定で示される時期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 ]}この提案はほとんどの科学者に受け入れられていない。SNC隕石の形成年代は、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て生成された核生成物から測定される宇宙線被曝（CRE）年代と関連付けられることが多い。したがって、測定されたすべてのナクライトは、約11 Maというほぼ同じCRE年代を示し、これは、それらの可能性のある同じ形成年代と組み合わせると、単一の衝突イベントによって火星の単一の場所から宇宙空間にナクライトが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年代と形成年代に応じて異なるグループを形成しているようで、これもまた、単一の衝突によって火星から複数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候補となるような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の可能性のある起源、^{[ 33 ]}および他のシャーゴッタイトの可能性のある起源が主張された。^{[ 34 ]}

2014年の論文で、複数の研究者が、シャーゴッタイト隕石はすべて火星のモハベ・クレーターから来たと主張した。^{[ 17 ]}

宇宙線被曝に基づく年齢推定

火星から地球への移動に要した時間は、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、火星での異なる衝突事象に対応していると思われるグループに分類される。隕石はすべて、数百万年に一度火星で起こる比較的少数の衝突に由来すると考えられている。衝突体は直径数キロメートル、火星で形成されるクレーターは直径数十キロメートルになる。火星での衝突モデルは、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からの経過年数には、^{[ 36 ] [ 37 ]が含まれる。}

いくつかの火星隕石には、火星の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る。その中でも最も重要なのは、南極のアラン丘陵で発見された隕石（ALH 84001）である。火星からの放出は約1600万年前、地球への到達は約1万3000年前と考えられている。岩石の亀裂は、40億年前から36億年前の間に炭酸塩物質で満たされたようで（地下水が存在していたことを示唆している）、多環芳香族炭化水素（PAH）の痕跡が確認されており、その濃度は地表から離れるにつれて増加している。他の南極隕石にはPAHは含まれていない。地球からの汚染は、おそらく地表で最も高いと考えられる。亀裂を埋めたいくつかの鉱物は相ごとに堆積しており、特に鉄は磁鉄鉱として堆積している。これは地球上の生物堆積物の典型的な例であるとされている。割れ目充填物中の炭酸塩物質には、ナノバクテリアの化石と思われる小さな卵形や管状の構造物も存在する（研究者 McKay、Gibson、Thomas-Keprta、Zare）。 ^{[ 38 ]}いくつかの重要な地球上の細菌群集を記述した微古生物学者Schopf は ALH 84001 を調査し、これらの構造物は地球上の細菌にしては小さすぎ、特に生命体のようには見えないと意見を述べた。物体のサイズは地球上の「ナノバクテリア」と一致するが、ナノバクテリア自体の存在は大部分が否定されている。^{[ 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、隕石中の有機物の大部分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と示唆している。地球化学・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 ]}磁鉄鉱の生物起源説の深刻な問題点は、その大部分が宿主炭酸塩とのトポタクティック結晶学的関係（すなわち、磁鉄鉱と炭酸塩格子の間に3D配向関係がある）を示していることであり、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ものではありませんが、地球上で発見された隕石の多くは水を含んでおり、火星の地質史におけるアマゾニア時代に形成されたNWA 7034もその一つです。^{[ 46 ]}火星の地表に液体の水が存在するその他の兆候（例えば、斜面の線状構造^{[ 47 ]}）は惑星科学者の間で議論の的となっていますが、概ね火星隕石によって得られた以前の証拠と一致しています。存在する液体の水は、生命を支えるにはおそらく微量でしょう。

• コリン・ピリンジャー
• 隕石学用語集
• 火星隕石一覧（地球上）
• 火星にある隕石の一覧
• リトパンスペルミア説：地球上の生命は火星隕石に付着した微生物として到来した可能性があるという推測。
• 火星サンプルリターンミッション

一般的な

• 火星隕石のリスト（ 2020年9月20日アーカイブ、Wayback Machineに保存）
• 火星隕石ホームページ（JPL）
• 火星隕石の構造に関するポスターと情報パック
• 火星隕石の問題について
• 惑星科学研究発見アーカイブ | PSRD