地球の水は彗星ではなく「焼けた小石の雨」が源だった ニューメキシコ大学の実験が新説を裏付け
地球の水がどこから来たのか。惑星科学者たちは長年、彗星や小惑星からもたらされたと考えてきた。だが今、別の可能性が浮上している。ニューメキシコ大学の研究チームが発表した新しい説では、地球は初期段階で自らの大気環境を利用して水を生成していたというのだ。
スミタ・ガライ（ニューメキシコ大学地球惑星科学部門の大学院生）とザカリー・シャープ教授（同大学地球惑星科学部門長）らが率いる研究は、ネイチャー・ジオサイエンス誌に「乾いた小石の雨が水素による酸化鉄の還元を通じて地球に水をもたらした可能性」という題で掲載された。論文によれば、初期地球の高温H2（水素）富有大気の中で、ミリメートルからセンチメートル級のケイ酸塩小石が降り注ぐことで、わずか数分で大量の水が生成されたという。
彗星説では説明できない時間軸の問題
従来、地球の水は外部から供給されたと考えられてきた。しかし月を形成した巨大衝突、後期重爆撃（Late Heavy Bombardment）、地球マントルに含まれる特定元素の豊富さといった制約条件を考慮すると、彗星や小惑星による水の配送タイミングを説明するのは難しくなる。これに対して、水が地球内部で生成されたとすれば、こうした制約をすべて回避できる。シャープ教授は「ほぼすべての地球サイズの惑星は、この新たに特定されたメカニズムによって水を持つべき」と述べている。
岩石惑星成長期の極限環境で何が起きたのか
原始惑星の質量が約0.3地球質量を超えると、小石は大気を通してゆっくり落下するようになる。数時間から数日間、これらの小石は融点を上回る状態に置かれながら、大気中で広範なFeO（酸化鉄）還元を経験する。加熱された水素が還元剤として機能し、酸素を奪い去って大気中に放出させ、金属鉄を残す。この過程で水蒸気が形成される。
初期地球の表面では3,000K（華氏1650度）を超える温度と200気圧以上の圧力が生じていた。重力ポテンシャルエネルギーで大気が直接加熱され、急勾配の温度勾配が発生。同時にマグマオーシャンが下から加熱を加える。こうした二重の加熱メカニズムが作用した結果、融けた小石の雨が原始惑星表面に降り注ぎ、小石から揮発成分が失われ、水素・ヘリウム・その他の揮発物がマグマオーシャンへ取り込まれていったのだ。ガライ研究員の高温実験によって、この理論は実験的裏付けを得た。
出典: Universe Today
