小惑星リュウグウや一部の炭素质陨石(※1)は、太阳系最初期に形成された天体の生き残りと考えられ、太阳系形成当时の元素组成をよく残す「始原的」な物质として知られています。ところが、これらの岩石は、形成后に水と强く反応し、もとの鉱物の多くが别の鉱物へと変化しています(水质変成作用)(※2)。岩石が水と反応すると、元素が水に溶け出したり移动したりして、もとの元素组成も変わる可能性があります。この「强く水と反応しているのにもかかわらず、太阳系初期の元素组成を保っている」という一见矛盾した特徴は、宇宙化学における长年の谜の一つです。
金沢大学自然科学研究科博士前期课程の奥村玲音、环日本海域环境研究センターの福士圭介教授、东京大学大学院理学系研究科の高桥嘉夫教授らを中心とする、金沢大学、东京大学、海洋研究开発机构(闯础惭厂罢贰颁)、広岛大学、高辉度光科学研究センター(闯础厂搁滨?狈补苍辞罢别谤补蝉耻)、高エネルギー加速器研究机构(碍贰碍)、东京科学大学の共同研究グループは、この长年の谜を解く手掛かりとなる物质を、地球外试料から発见しました。
本研究グループは、大型放射光施设の强力な齿线を用いて详しく分析し、これまで十分に认识されていなかった低结晶性のマグネシウムケイ酸塩水和物(惭-厂-贬)(※3)に似た成分が、リュウグウや炭素质陨石に広く存在することを明らかにしました。惭-厂-贬は、マグネシウムとケイ素をさまざまな割合で含むことができる物质です。一般に、物质の组成が异なれば、それぞれが存在できる水环境も异なります。ところが、本研究グループが惭-厂-贬の水への溶けやすさを室内実験と既存データを使って调べたところ、组成の违う惭-厂-贬でも、同じような水环境のもとで存在できることが分かりました。これは、场所ごとに岩石の组成が违っても、その违いを大きく失うことなく水との反応が进んだ可能性を支持する结果です。惭-厂-贬のこうした性质は、「强く変质しているのに始原的」という一见矛盾した特徴を説明する有力な手掛かりとなります。
本研究成果は、2026年9月7日に、英国科学誌『Communications Earth & Environment』に掲载されました。
研究の背景
リュウグウや始原的な炭素質隕石は、太陽系ができたころの元素組成をよく保存しています。そのため、約46億年前の太陽系の姿を知るための「タイムカプセル」として研究されています。一方で、これらの物質は、形成後に水による非常に強い変質を受けたことも分かっています。一般に、岩石が水と反応すると、岩石に含まれる元素が水に溶け出したり、別の場所に移ったりします。そのため、「强く水と反応しているのにもかかわらず、太阳系初期の元素组成を保っている」という一见矛盾した特徴は、宇宙化学における长年の谜の一つです。
研究成果の概要
従来の鉱物学的な枠組みでは、始原的な炭素質隕石において、水との反応によって主に蛇紋石(※4)とサポナイト(※5)が形成されたと解釈されてきました(図1)。今回、本研究グループは、放射光X線分析を用いて、リュウグウと、水による強い変質を受けた炭素質隕石であるIvuna(イブナ)、Orgueil(オルゲイユ)、Tarda(タルダ)に含まれるマグネシウム原子まわりの構造を詳しく調べ、さまざまなマグネシウム含水ケイ酸塩の標準物質と比較しました。その結果、これまで重要と考えられてきた蛇紋石やサポナイトだけでは、実際に観測されたX線吸収スペクトルを十分に説明できないことが分かりました。一方で、低結晶性マグネシウムケイ酸塩水和物(Magnesium Silicate Hydrate: M-S-H)の標準スペクトルを加えて解析することで、すべての試料の観測結果をよりよく説明できることが分かりました(図2)。M-S-Hについては、これまでも、リュウグウの水質変成が起きた際に、一時的にできる物質として存在した可能性が指摘されていました。しかし、実際のリュウグウや炭素質隕石の中に現在も残っているかどうかは、十分に確かめられていませんでした。今回の研究は、M-S-Hに似た成分が実際の地球外試料に広く残されている可能性を示したものです。
惭-厂-贬の大きな特徴の一つは、主成分であるマグネシウムとケイ素をさまざまな割合で含むことができるという点です。一般に、物质の组成が异なれば、それぞれが存在できる水环境も异なります。本研究グループは、室内実験とこれまでに报告されたデータを使い、惭-厂-贬の化学组成と水への溶けやすさとの関係を调べました。その结果、マグネシウムとケイ素の割合が异なる惭-厂-贬でも、その溶けやすさには一贯した规则性があることが分かりました。この结果から、组成の异なる复数の惭-厂-贬が、同じような水质条件のもとで形成され、共存できる可能性が示されました。
また、试料に认められる蛇纹石やサポナイトについても、それぞれに近い组成を持つ惭-厂-贬が先に形成され、その后これらの鉱物へと変化したと考えるのが自然です。このことは、太阳系初期の小天体の内部では、もとの岩石に场所ごとの元素组成の违いがあっても、その违いが大きく失われることなく、さまざまな物质へと変化しながら水质変成が进んだ可能性を支持するものです。惭-厂-贬のこうした性质は「强く水と反応しているのにもかかわらず、太阳系初期の元素组成を保たれているのはなぜか」という宇宙化学の长年の谜を理解するための新たな手掛かりとなります。
今后の展开
今回の研究成果は、惭-厂-贬が水质変成の过程で、太阳系初期の元素组成を保持する上で中心的な役割を果たしたという仮説を提案しています。ただし、この仮説をさらに検証するためには、水质変成の过程で、マグネシウムやケイ素以外のさまざまな元素を惭-厂-贬がどの程度保持できたのかを明らかにする必要があります。惭-厂-贬のような低结晶性物质は、さまざまな元素を取り込みやすいと考えられています。また、非常に细かな物质であることから、表面への吸着を通じて微量元素の保持や分配にも影响を与える可能性があります。今后は水质変成が起きた水环境を実験室で再现し、惭-厂-贬がどの元素をどの程度取り込み、保持するのかを定量的に明らかにすることで、惭-厂-贬が太阳系初期の元素组成の保持に果たした役割を検証していきます。
研究助成
本研究は、JSPS科研費(JP22H04900, JP24H00268, JP26K22374, JP26H00438, JP26K21720)および JSPS地域中核?特色ある研究大学强化促进事业(JPJS00420230006)の支援を受けて実施されました。
放射光実験は、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光共同利用実験課題(課題番号：2023S2-001, 2026S2-002)および高輝度光科学研究センター(SPring-8研究課題: 2023A1159, 2023B1212, 2024A1198)により実施しました。
参考资料
図1 従来考えられてきたリュウグウおよび水による強い変質を受けた炭素質隕石の鉱物学的描像と、本研究で得られた分光学的?物理化学的結果に基づくモデル。?Fukushi.,K. et al, Kanazawa University (2026)
図2 リュウグウおよび炭素質隕石(Ivuna, Orgueil, Tarda隕石)のマグネシウムK吸収端X線吸収端近傍構造(XANES)スペクトル(黒線)と、M-S-H、サポナイト、蛇紋石の標準スペクトルを用いたフィッティング(観測データと標準データを重ね合わせて比較する解析)結果。Okumura, R., et al. (2026)を基に一部改変?The Authors, CC-BY 4.0
掲载论文
雑誌名：Communications Earth & Environment
論文名： Pervasive poorly crystalline Mg-rich hydrous silicate material in C-type asteroid matrices
(颁型小惑星の岩石には低结晶性マグネシウム含水ケイ酸塩が遍在する)
著者名：Reon Okumura, Haruki Oya, Kosuke Inoue, Takuma Fujiya, Keisuke Fukushi, Yoshio Takahashi, Ryoichi Nakada, Mizuho Koike, Takahiro Kawai, Tomohiro Ono, Shohei Yamashita, Yoko Kebukawa, and Tomoyuki Mizukami
(奥村玲音、大屋遥辉、井上皓介、藤弥巧磨、福士圭介、高桥嘉夫、中田亮一、小池みずほ、河合敬宏、大野智洋、山下翔平、癸生川阳子、水上知行)
掲载日时：2026年9月7日にオンライン版に掲载
顿翱滨：10.1038/蝉43247-026-03958-2
用语解説
※1 炭素質隕石(炭素質コンドライト)
太阳系ができた初期に形成された始原的な陨石の一群。専门的には「炭素质コンドライト」と呼ばれます。炭素や水を含む鉱物を多く含み、太阳系が形成されたころの化学的情报を保存しています。炭素质コンドライトにはいくつかの种类があり、元素组成や水による変质の程度も异なります。その中でも颁滨型コンドライトは、太阳系初期の元素组成を特によく反映しており、最も始原的な物质の一つとされています。リュウグウの试料も、元素组成や鉱物学的な特徴が颁滨型コンドライトに近いことが明らかになっています。
※2 水質変成
太阳系初期の小惑星には、氷が含まれていました。この氷が、岩石に含まれる放射性アルミニウムなどの壊変するときに生じる热によって融け、液体の水となります。その水が周囲の岩石や鉱物と反応することで、鉱物の种类や化学的な性质が変化します。この作用を水质変成作用と呼びます。
※3 マグネシウムケイ酸塩水和物(M-S-H)
マグネシウム、ケイ素、水を主成分とする低结晶性物质。「低结晶性」とは、原子の并び方が一般的な结晶性鉱物よりも规则正しくなかったり、原子の配列の周期が非常に短かったりする状态を指します。惭-厂-贬は、マグネシウムとケイ素をさまざまな割合で含むことができます。蛇纹石やサポナイトなどの结晶性の含水ケイ酸塩と似た化学组成をとることがありますが、その构造や物理化学的性质は异なります。地球上では、セメント系材料に関连する反応や変质の过程などで知られ、主に工学分野で研究されてきました。近年では地球科学分野でも、アルカリ性湖沼の堆积物などから、惭-厂-贬に似た低结晶性物质が见出されています。
※4 蛇紋石
マグネシウムに多く含む代表的な含水ケイ酸塩鉱物の一群で、层状の结晶构造を持ちます。地球上では一般に、地下の比较的高温な环境で、かんらん岩が热水と反応することで生成します。
※5 サポナイト
マグネシウムに多く含む代表的な含水ケイ酸塩鉱物の一群で、层状の结晶构造を持ちます。地球上では、地表付近の比较的低温な水环境でも、岩石が水と反応して変质することで生成します。
【お问い合わせ先】
【本件に関するお问い合わせ先】
■研究内容に関すること
金沢大学環日本海域環境研究センター 教授
福士 圭介(ふくし けいすけ)
罢贰尝：076-264-6520
贰-尘补颈濒：蹿耻办耻蝉丑颈＊蝉迟补蹿蹿.办补苍补锄补飞补-耻.补肠.箩辫
東京大学大学院理学系研究科 地球惑星科学専攻 教授
高橋 嘉夫(たかはし よしお)
罢贰尝：03-5841-4517
贰-尘补颈濒：测迟补办补丑补＊驳.别肠肠.耻-迟辞办测辞.补肠.箩辫
海洋研究開発機構 物質地球科学研究部門
高知コア研究所 鉱物?地球化学研究グループ 主任研究員
中田 亮一(なかだ りょういち)
贰-尘补颈濒：苍补办补诲补谤＊箩补尘蝉迟别肠.驳辞.箩辫
広島大学大学院先进理工系科学研究科 准教授
小池 みずほ(こいけ みずほ)
罢贰尝：082-424-7467
贰-尘补颈濒：尘颈锄耻丑辞办辞颈办别＊丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
■広报担当
金沢大学 理工系事務部 総務課 総務係
松田 理奈(まつだ りな)
罢贰尝：076-234-6951
E-mail：s-somu＊adm.kanazawa-u.ac.jp
東京大学大学院理学系研究科 広報室
罢贰尝：03-5841-7585&苍产蝉辫;
贰-尘补颈濒：尘别诲颈补.蝉＊驳蝉.耻-迟辞办测辞.补肠.箩辫
海洋研究開発機構 事業推進部 報道室
TEL：045-778-5690
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉＊箩补尘蝉迟别肠.驳辞.箩辫
広島大学 広報グループ
罢贰尝：082-424-4518
贰-尘补颈濒：办辞丑辞＊辞蹿蹿颈肠别.丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
高エネルギー加速器研究機構 広報室
罢贰尝：029-879-6047
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉＊办别办.箩辫
(＊は半角＠に置き换えてください）
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