From the start, the solar system chose fire over ice to build its first bodies

太陽系の形成初期、惑星や月といった最初の固い天体を構成する際に、火で熱されて結晶化したコンドルール（数ミリメートル大の岩石片）と、水氷や有機分子に富む冷たい細粒塵という2種類の異なる材料が存在していた。イェール大学主導の新しい研究により、太陽系はその最初期段階から一貫してコンドルールを優先的に取り込む傾向があったことが、化学的証拠によって初めて証明された。この発見は、太陽系形成の最初の100万年という極めて初期の段階において、天体の集合過程がすでに高度に選別されたメカニズムで動いていたことを示しており、従来の認識を更新させる結果となっている。

従来の研究から、外側の太陽系で形成されたカーボナセスコンドライトは、形成時期が早いほどコンドルール含有率が高く、マトリクスの割合が低くなることが知られていた。この傾向は、太陽系形成の黎明期に最初の惑星体が形成されていた領域で、すでに氷を含んだ塵が選別・排除されていたことを示唆していた。しかし、その最初期に形成された物質そのものが現存していなかったため、当時のコンドルール対マトリクスの正確な比率を直接確認する手段がなかった。太陽系形成から200万～400万年後に形成されたコンドライトの分析による間接的な推測しか出来ていなかったのである。

グレワル助教授率いる研究チームが着眼したのは、外側の太陽系から回収された鉄隕石に残された化学的な足跡である。これらの鉄隕石の親天体は放射性アルミニウム26の衰退によって完全に融解し、元々の物質組成を示す物理的な痕跡は消滅していた。しかし研究チームは、マトリクスに濃く存在する硫黄と、水氷を取り込んだ物質を反映する鉄の酸化状態という2つの独立した化学的トレーサーを用いることで、融解前の元々の組成を逆算できることに気付いた。分析の結果、最初期に形成された天体は8～17%のマトリクスで構成されていたことが明らかになった。この値は、発見されたどのコンドライトにおける比率よりも明らかに低く、太陽系の最初期から極めてマトリクスに乏しい天体が形成されていたことを示している。2つの独立した指標が同じ結論に到達したことから、この結果の信頼性は極めて高いと考えられる。

太陽系形成の最初期段階から、外側の太陽系の天体がコンドルール優位で構成されていたという発見は、惑星形成の根本的なプロセスを再考させるものである。同時に、この研究は隕石記録に古いコンドルールが驚くほど少ない理由をも説明する。古いコンドルールは初期天体に組み込まれた後、その天体が融解した際に物理的な証拠が失われてしまったのだと考えられるからだ。惑星システムの基本的な構成単位がどのように形成されたかについて、より詳細な理解が深まることは、将来の宇宙開発や探査機の設計において意義を持つと考えられる。異なる天体の組成がどのようなプロセスで決定されるのかを理解することで、採掘や資源利用の戦略を立てる際に実務的な示唆を与える可能性がある。

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