NASAの支援を受けた科学者らは、初期の地球が居住可能になるために必要な元素の一部をどのようにして獲得したのかについて新たな情報を提供した。彼らはまた、若い太陽系全体にそれらの元素を分配するという木星の新たな役割を示唆しています。この研究は本日、 科学の進歩は、鉄隕石およびコンドライトとして知られる若い天体における窒素に対するリンの比率を調べることによって、この歴史を調査しています。
デブジット・パタク
ライス大学
私たちの太陽系は、45 億年以上前に原始太陽の周りを渦巻いたガスと塵から形成されました。このガスには、私たちが知っている惑星、衛星、そして最終的には生命を生み出すために必要な原料が含まれていました。生命にとって特に重要な 2 つの元素は窒素とリンです。
太陽系の初期段階では、ガスと塵が合体して微惑星と呼ばれる天体になりました。これらの物体がこの混沌とした環境で若い太陽の周りを周回しているとき、微惑星は衝突し、系全体に砕けた残骸を残しました。最終的に、これらの部品の多くは惑星や衛星に組み込まれました。他の部分は、現在でも太陽の周りを周回する小惑星として、そして地球に衝突して回収された場合には隕石として生き残っています。これらの隕石は、地球が存在する前の初期の太陽系への窓を提供します。コンドライトと鉄隕石は、これらの隕石の 2 つの異なるタイプです。
名前が示すように、鉄隕石は主に鉄とニッケルの合金でできた緻密な金属物体です。一方、コンドライトは石質の物体であり、地球上で発見されるほとんどの隕石の原因となっています。
それぞれの種類の隕石は、私たちの星系内で異なる時期に形成された惑星に由来します。最古の世代の微惑星は鉄隕石の源です。コンドライトは、200～300万年後に形成された第2世代の微惑星に由来します。
地球がどのように形成されたのか、そしてその形成のタイミングを理解することは、私たちが知っているように、私たちの惑星がいつどのようにして生命が住めるようになったのかを研究する宇宙生物学者にとって重要です。若い地球が最初の生きた細胞を形成するには、窒素やリンなどの生命要素の供給が必要でした。
科学者の間では、生命に不可欠な元素の地球供給がどこから来たのかについて議論があります。いくつかの証拠は、太陽系外縁部のコンドライトが地球の形成過程の後期に内側に移動して地球に到達したことを示しています。しかし、新しい研究は別のことを伝えています。
研究チームは、室内実験と地球化学モデリングを使用して、初期太陽系全体のリンと窒素（P/N）比のマップを再構築し、惑星の第1世代（鉄隕石）と第2世代（コンドライト）の違いを発見した。
その後の実験と地球化学モデリングにより、第 1 世代の P/N 比は太陽系の外側で高く、この比は太陽系の内側に向かって減少することが示されました。この傾向は第 2 世代の微惑星では逆転し、太陽系内部の P/N 比が高くなりました。
第一世代の惑星の形成中に、太陽系の外側でP/N比を上昇させる物質の外向きの流れがあったと考えられています。次に木星がやって来ました。
ラジディープ・ダスグプタ
ライス大学
木星が形成され、巨大なサイズ (および重力の影響) に成長したとき、木星は太陽系の内部から外部へのリンと窒素の移動を制限しました。これは、第 2 世代の微惑星が出現したとき、太陽系の内側にある微惑星は外側の微惑星よりも高い P/N 比を残したということを意味します。
「私たち自身の太陽系にとって、木星の存在と成長の歴史は、居住可能な世界に必要な基本的な化学元素の分布を決定する上で重要な役割を果たしているようです」と、この研究の主著者でヒューストンのライス大学のラジディープ・ダスグプタ氏は述べた。 「人口の中に木星のような惑星が存在しなくても、地球と同様の生命にとって不可欠な元素の予算を確立することが可能かどうかは未解決の問題のままです。」
さらに、地球化学的降着モデルは、今日の地球の P/N 特徴が、鉄隕石に関連するものであろうと、コンドライトに関連するものであろうと、太陽系の内惑星によって最もよく再現されることを示しています。
研究著者でライス大学大学院生のデブジット・パサック氏は、「この研究は、地球が主に太陽系内部から、生命必須元素であるリンと窒素の供給源を獲得しており、太陽系外部のコンドライトからの大きな寄与を必要としないことを示している」と述べた。
NASA の宇宙生物学の詳細については、次のサイトをご覧ください。
https://science.nasa.gov/astrobiology
カレン・フォックス / モリー・ワッサー
本社、ワシントン
202-358-1600
karen.c.fox@nasa.gov / molly.l.wasser@nasa.gov
