古代の宇宙結晶は、太陽が幼少期に激しい癇癪を起こしたことを証明するかもしれない

生まれたばかりの星や幼児の多くは、人間の生まれたばかりの星や幼児とそれほど変わらない。不機嫌なエネルギーが爆発したり、大声で怒りをあらわにしたり、見境なく泣き叫んだり、あらゆる方向に大量の不快な物質を吐き出したりしがちだ。46億歳の太陽でさえ、若い頃には散々な全盛期があったと考えるのは自然なことだが、それが事実だと証明する確固たる証拠がないため、多くの科学者は強い疑念を抱くだけだった。宇宙からやって来た奇妙な古代の青い結晶群に焦点を当てた新しいデータは、太陽が初期の歴史において、これまで考えられていたよりもはるかに多くの宇宙線を放出していたことを示唆しているようだ。

この青い結晶はヒボナイトと呼ばれ、隕石の衝突によって地球に到達した。ヒボナイトは事実上、太陽系で最初に形成された鉱物の一つで、太陽から生じた冷却ガスによって生成される。ネイチャー・アストロノミー誌に掲載されたこの新しい研究は、1969年にオーストラリアに落下したマーチソン隕石に焦点を当てている。この隕石はおそらく小惑星帯の小惑星から発生し、人間の髪の毛の幅よりもわずかに大きいミクロン単位の破片を含んでいる。

「マーチソンのヒボナイトのような鉱物は、若い太陽の近くで形成されたと考えられます。なぜなら、そこはそのような鉱物が形成されるほど温度が高かった場所だからです」と、シカゴ大学の宇宙化学研究者で、この新しい研究の筆頭著者であるレフケ・クープ氏は言う。「マーチソンのヒボナイトは、太陽が形成された分子雲に物質を提供した星の種類を教えてくれる大きな同位体異常を示すことで有名です」。研究チームはヒボナイト粒子の正確な年代を把握していないが、隕石内の難溶性元素の年代に基づいて、結晶の年齢は45億年強と推定している。

もしヒボナイトが本当に初期の活動的な太陽によって生成されたのであれば、結晶のヘリウムとネオンの同位体を分析すれば答えが見つかるだろう。不安定な若い太陽から放出された高エネルギー粒子が結晶内のカルシウムとアルミニウムの堆積物に衝突し、これらの原子をネオンとヘリウムに分解し、数十億年の間、取り返しのつかないほど閉じ込められていたはずだ。

研究チームは、スイスのチューリッヒ工科大学の高感度質量分析計を使用してヒボナイト結晶を研究し、レーザーでヒボナイトの粒子を溶かしながら、分光計でヘリウムとネオンの濃度を測定して存在を確認した。

新たな結果は、若い太陽が活発な活動段階を経たことを単に示しているだけでなく、太陽系星雲からの隕石物質の一部が若い太陽の放射線によって直接影響を受けていることも示している。研究チームはまた、若い結晶にはヘリウムとネオンが存在しないことに気づいた。これは、太陽によって作り出された放射線条件が後になって変化したことを示しており、何が起こったのかという疑問を提起している。この種の洞察は、後に惑星やその他の天体を形成する元素や物質の生成において星の進化が果たす役割をより深く理解することにつながるかもしれない。

「過去数十年にわたり、隕石に初期の活動的な太陽の証拠が含まれているかどうかについて論争がありました」とクープ氏は言う。「一般的に、私たちにとっても、この研究から何を期待すべきかは分かりませんでした。最終的に、ヒボナイトにこれほど明確な放射線の痕跡が見られて、とても興奮しました。」

シカゴ大学およびフィールド自然史博物館所属の研究共著者アンドリュー・デイビス氏は、ヒボナイト粒子の極小サイズにより、チームがヘリウムとネオンの痕跡を測定できる範囲が制限され、ヒボナイト自体の絶対年齢の分析も制限されると指摘する。さらに、分析には粒子の破壊も含まれる。「私の研究室では、ヒボナイト粒子に含まれるより多くの元素の同位体組成を研究し、初期の太陽系星雲でさまざまな塵源がどのように混ざり合っていたかをより深く理解するための新しい機器の開発に取り組んでいます」とデイビス氏は言う。

それでも、これらの発見がもたらす意味を過小評価すべきではない。「私は長い間、この種の研究に携わってきました。初期の太陽の痕跡が発見されたという科学者の主張には常に懐疑的でした。」

「この新しい研究によって、私の考えが変わることができて嬉しいです」と彼は言う。