火星の水の起源：火星隕石の水素同位体分析からの制約

火星は約30億年より古い地質体を中心に多くの流水地形が存在し、かつては表層に液体の水が存在しうるほど温暖で湿潤な惑星であったと考えられている。
しかしながら、生命の存在条件に支配的な影響を与える火星の海の水の起源や進化に関しては統一した見解が得られていないというのが現状であった。

そこで、臼井寛裕(本学 地球惑星科学専攻)は、火星の海の水の起源の解明を目的とし、NASAジョンソン宇宙センターおよび米カーネギー研究所の共同研究者らと共に、火星誕生時に火星内部に取り込まれた水(初生的)の高精度水素同位体分析を行った。

分析の結果、火星の初生的水の水素同位体は、地球のそれと同様の値を示し(図1)、地球と火星の水がお互いに似通った太陽系小天体を起源とすることが判明した。
また、火星や地球の水の起源となった太陽系小天体は、従来研究により示唆されてきた太陽系外縁(例えばオールト雲)を起源とする彗星ではなく、火星－木星軌道間に位置する小惑星(炭素質コンドライト母天体)であることも同時に明らかとなった。

図1:地球型惑星の“水”の水素同位体組成図。重水素/水素比(D/H)を地球の標準海水(SMOW)からの千分率(δD)で示してある。火星の大気は5000‰を超える高いD/H比を示すのに対し、マントルに含まれている初生水(▲)は地球と同様の低いD/H比(275‰)を有することが本研究により明らかとなった。地球型惑星の水の起源と考えられている、彗星(~1000‰)および小惑星(炭素質コンドライト母天体、-200から300‰)の水素同位体も合わせてプロットしてある。

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