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SCIENTIFIC AMERICAN December 2016

Solar System Smashup

ドラマチックだった太陽系形成

By Linda T. Elkins-Tanton L. T. エルキンズ=タントン
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I was walking out of a classroom at the Massachusetts Institute of Technology, where students and I had been talking about the way planets form, when I was stopped by my colleague Ben Weiss. He studies magnetism in space rocks, and he was very excited. Weiss pulled me down the hall to his office to show me new data on one of these rocks, a meteorite called Allende. It was information that could change almost everything planetary geologists thought about the solar system.  惑星形成の講義を終えてマサチューセッツ工科大学の教室を出たところで,同僚のワイス(Ben Weiss)に呼び止められた。隕石の磁性について研究していた彼は興奮を抑えきれない様子だった。ワイスは自室に私を引っ張り込み,「アエンデ」という隕石に関する新データを見せてくれた。太陽系に関する惑星地質学者の考えを根本からひっくり返すようなデータだった。
It was 2009, and that fall Weiss’s research team had shown that Allende—which crashed into Earth in a huge fireball in Mexico in 1969 and contained some of the oldest known material in our system—harbored signs of an ancient magnetic field in its rock. The discovery was a surprise. This kind of field, astronomers thought, was made only by a magnetic dynamo of intensely hot, flowing liquid metal inside a planet, the way Earth’s magnetic field is produced by liquid iron spinning in the planet’s core. But Allende was supposed to be a fragment from a parent planetesimal—an early, nascent planet—that had been only slightly warm. Scientists presumed it had never gotten hot enough to melt the metal it contained. How, then, Weiss wondered, could this ancient piece of our solar system have become hot enough to create a magnetic dynamo?  それは2009年のことで,その年の秋,ワイスの研究チームはアエンデ隕石に非常に古い磁場の痕跡を見つけたと発表した。アエンデ隕石は1969年,メキシコ上空で巨大な火球が大爆発して地表に降ってきた破片で,知られる限り太陽系最古の物質を含んでいる。
 ワイスらの発見は驚きだった。こうした磁場を生むのは,惑星内部で超高温の液状金属が流動して生じるダイナモ効果に限られると考えられていたからだ。例えば地球の磁場は,中心核の外側部分を構成する融けた鉄の流体運動によって生じる。一方,アエンデ隕石は惑星の前身である微惑星のかけらだと考えられ,微惑星は内部に含む金属を融かすほどの高温にはならなかったとされていた。ではなぜ,アエンデ隕石は磁気を帯びているのか? もとの微惑星をダイナモ効果が生じるほど高熱にしたのは何だったのか──これがワイスが抱いた疑問だった。
My students had just been pelting me with questions about planetary evolution, challenging me to rethink some textbook wisdom, so I happened to have the bare bones of a new idea that might help answer Weiss’s question. I walked over to his whiteboard and began sketching it out.  その時,私は偶然にも,講義で学生たちから惑星の進化について質問を浴びせられ,教科書に載っている常識を考え直してみるように指摘されたばかりだったので,ワイスの疑問に答えられそうな新アイデアの骨子を思いついていた。私はホワイトボードに歩み寄り,そのアイデアを図に描き始めた。
Planetesimals had long been known to contain short-lived, unstable aluminum atoms radiating excess nuclear energy. This radioactive isotope is called 26Al, and when it decayed, that excess energy could have heated planetesimals. Conceivably, the heat from 26Al in Allende’s parent body could have climbed so high that the object actually melted from the inside out. Metal within the body would have separated from silicate minerals in the rest of the rock and formed a liquid core that started to spin as the space rock rotated, creating a magnetic dynamo. Meanwhile the outside of the planetesimal would have been chilled by the cold of space, and cold rock and dust from our solar system’s primitive disk would have kept adding to this unmelted rind.  微惑星に短寿命で不安定なアルミニウムの同位体が含まれ,それが放射性崩壊する際に熱を生じることは知られていた。このアルミニウム26と呼ばれる放射性同位体の崩壊熱が微惑星の熱源となった可能性がある。
 おそらくアエンデ隕石の母天体だった微惑星はアルミニウム26の崩壊熱によって非常に高温になり,全体が溶融したのだろう。その結果,微惑星の金属成分がそれ以外のケイ酸塩鉱物などから分離し,微惑星の中心に集まって液状の中心核を形成,ダイナモ効果によって磁場が生じた可能性がある。一方,微惑星の外側は極低温の宇宙空間にさらされて冷えて固まり,原始惑星系円盤を構成する冷たい岩や塵が付け加わって,熱変成を受けていない表層部を形成したと考えられる。