カイパーベルトの水、12粒の塵が示した未知の氷の貯蔵庫

カイパーベルトとは何か

カイパーベルトは海王星の軌道の外側、太陽から30天文単位以上離れた領域です。1天文単位は地球と太陽の平均距離で、約1億5000万kmです。火星と木星の間にある小惑星帯とは違い、岩や金属よりも水の氷、凍ったメタン、アンモニアが主役で、冥王星もここに含まれます。太陽の熱で大きく変質していないため、天文学者は「太陽系初期の冷凍庫」と呼びます。

塵から何が分かったのか

チームは現地に行く代わりに、NASAの航空機が成層圏で集めた惑星間塵12粒を調べました。電子顕微鏡、化学分析、酸素同位体の精密測定を使っています。

鍵になったのは、太陽から来る高エネルギー粒子が残した微細な傷です。過去の研究では、この痕跡が多い塵ほどカイパーベルト由来の可能性が高いとされており、今回の12粒でも密度が高く出ました。

さらに酸素同位体の比率が、既知の隕石とはっきり違っていました。酸素16が最も一般的で、酸素17と酸素18はより重い仲間です。元の水は粒の中にもう残っていないため、鉱物の組成と計算から、それを生んだ液体の性質を復元しています。

その結果、元の水の酸素18と酸素16の比は、地球の海水より約15%高かった可能性があります。以前にも、原始的な隕石の鉱物や、チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星(67P)に関わる物質で似た水の痕跡は見つかっていましたが、外側太陽系全体に共通するかは不明でした。今回の結果は、その疑問に一歩近づくものです。