科学エッセイ：隕石の分類と太陽系のなりたち

<写真1>コンドライト。サハラ砂漠で2001年に発見されたもので、NWA869と呼ばれています。スライスし、その面を磨いた標本です。コンドリュールと呼ばれる丸い粒を含むのが特徴です。うち2つを黄色矢印で示してあります。標本横幅約2.6cm。（クリックで拡大）

隕石には、主に珪酸塩〈※注1〉からなる「石質隕石（せきしついんせき）」、主に金属鉄（実際にはニッケルとの合金）からなる「鉄隕石（てついんせき、または隕鉄＝いんてつ）」、および両者の中間的な「石鉄隕石（せきてついんせき）」があります。珪酸塩は、地球の普通の岩石、言い換えれば、私たちが見慣れた普通の石を形成している物質ですから、隕石の分類は、単純に「石が多いか、鉄が多いか？」ということになります。

　石質隕石は、さらに「コンドライト」と「エコンドライト」とに分けられます。コンドライトは、「コンドリュール」と呼ばれる、直径が数ミリメートルに及ぶ独特な丸い粒を含むことで定義されます<写真1>。

一方のエコンドライトは、「エ（否定の意味）」「コンドライト」＝「コンドライトでないもの」、つまりコンドリュールを含まない石質隕石です。月や火星起源の隕石は、エコンドライトに属します。

　鉄隕石の切断面を観察すると、<写真2>に見られるような、格子状の「ウィドマンステッテン組織」と呼ばれる模様がよく見られます。この模様は、100万年に数℃という想像を絶する遅い速度で冷却したことによってできたと考えられています。

<表1>に、隕石の分類表を示します。この表に示されているように、隕石の多くはコンドライトで、他のタイプは少なく、特に石鉄隕石は全体の2パーセント程度しか存在しません。

〈※注1〉　シリコン（珪素）・酸素の2元素からなる基本ユニットと、他の元素が化合した化合物。地球上の岩石を形づくる鉱物の多くは珪酸塩です。例えば『科学夜話』第2回でご紹介した「かんらん石」は、代表的な珪酸塩鉱物で、シリコン・酸素のほかに、マグネシウムや鉄を含んでいます。

なぜ、隕石にはこのような種類があるのでしょうか？　まず、コンドライトについて見ていきましょう。

　コンドライトは、化学的な性質の違いから、さらに細かくいろいろなタイプに分類できます。このうち、数パーセントに及ぶ有機物や水を含む「C1コンドライト」というタイプについては、興味深いことが知られています。太陽系を形づくった原材料であると考えられているのです。

<図1>　C1コンドライトと太陽の元素組成の比較。『新版地学教育講座　第12巻　太陽系と惑星』（東海大学出版会、1995年）から引用し、加筆、再描画。

<図1>は、C1コンドライトと太陽について、含まれる主要な元素の割合をそれぞれ横軸と縦軸に取って、グラフ化したものです。たくさん含まれる元素（酸素、シリコン、鉄など）と少ない元素（リチウム、ホウ素など）の量の間にあまりに大きな差があるため、横軸・縦軸とも対数目盛になっています。1目盛大きくなると含まれる量が10倍、2目盛大きくなると100倍・・・となっていくわけです。

　また、グラフの左下から右上に伸びているのは、「C1コンドライトと太陽に含まれる元素の量が1：1、つまり同じ量」であることを示す直線です。この直線を境に、図の左上側に来る元素は太陽により多く、右下側に来る元素はC1コンドライトにより多いということになります。

　さて、このグラフを見てみると、炭素、窒素、リチウム、ホウ素などを除き、ほとんどの元素が1：1の線近くに分布する、つまり、C1コンドライトと太陽を形づくる元素の割合はほとんど同じである、ということがわかります。これらのことから、C1コンドライトは、太陽と同じ起源であり、太陽を形づくった起源物質の残りがそのまま固まったものらしい、と考えられるわけです。なお、C1コンドライト以外のコンドライトは、固まる途中あるいは固まって後に、融けるほどではないものの、熱が加わって徐々に変化（熱変成）していったものと考えられています 。

　それでは、コンドライト以外の隕石（エコンドライト、石鉄隕石、鉄隕石）はどのようにしてできたのでしょうか？　実は、これらの隕石は、コンドライトの母天体（もとになった天体。小さな惑星のようなイメージ）が、一度火の玉のように融けてからまた固まった母天体からやってきたと考えられています。その証拠の一つとして、<図2>に、コンドライト（上）とエコンドライト・石鉄隕石・鉄隕石（下）ができた年齢を示します。

<図2>隕石のできた年齢。コンドライトとその他の隕石とに分けてあります。『新版地学教育講座　第12巻　太陽系と惑星』（東海大学出版会、1995年）から引用し、加筆、再描画。

上下の図とも、年齢を測定した隕石試料の個数を縦軸に、測定された年齢を横軸に取っています。図中の■1つが、年齢を調べた試料1つ分に相当します。さて、この図を見てみると、コンドライトはすべて同じような年齢（この図では今から45.0-47.5億年前）であることがわかります。一方、その他の隕石は、多くがコンドライトと同じような年齢を示しますが、ずっと新しい年齢を示す若いものもあります（この図で一番新しい年齢は、今から約25億年前です）。

　このことが意味することは、今から約45.0-47.5億年前〈※注2〉に、コンドライトの母天体ができてから、その他の隕石の母天体ができるまでに、時間をかけて何かが起こった、ということです。そして、その「何か」は、コンドライトの母天体が衝突・合体を繰り返して大きくなり、一度融けて火の玉のようになり、その中で重い金属鉄が中心部に、軽い珪酸塩が表層部に集まり（このようなプロセスを「分化」と呼びます）、その後再び固まり、最後に破壊されて、エコンドライトや石鉄隕石、鉄隕石になった、ということだと考えられています。

　このようなことが起こるまでの時間は様々で、コンドライトの母天体ができてから短時間（この図の横軸1目盛り＝5000万年以下）ですむこともあれば、25億年前頃までかかる（あるいは25億年前頃に起こった）ことまであるわけです。

〈※注2〉　より正確には、約45.6億年前頃であると言われています。

　以上、隕石の分類・研究からわかることに、その他の知見も加えて、太陽系の生成プロセスを述べると、以下のようになります（<図3>もご覧ください）。