ロゼッタが地球上の水の起源に関する新たな知見を提供

45億年前、太陽と地球は巨大な爆発から生まれたばかりで、太陽系は非常に高温でした。その熱で地球の表面の水は蒸発したと考えられます。では、乾燥した地球はどのようにして水に覆われるようになったのでしょうか。有力な説明は、水が彗星や小惑星によって運ばれてきたというものです。現在は乾燥していて岩だらけのように見えますが、彗星や小惑星は若い頃には大量の水を運んでいたはずです。

水がどこから来たのかを解明するために、科学者たちはその分子構成を調べます。水は、電子 1 個と陽子 1 個だけを持つ通常の水素原子で構成されています。しかし、水素原子が余分な中性子を拾う場合があり、その場合は重水素と呼ばれます。重水素は水素と同じように振る舞いますが、単に「重い」だけです。地球上でも非常に稀です。

現在、3億2500万マイル離れた場所で、ロゼッタ計画は67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の重水素と水素の比率を測定し、この彗星の水の組成が地球のものと大きく異なることが判明した。

現在までに、地球の水の源として最も有力な候補として挙げられているのは、a) 太陽系を取り囲むオールトの雲からの彗星、b) 海王星と冥王星の間を周回するカイパーベルトからの彗星、c) 火星と木星の間のベルトからの小惑星の 3 つです。

30年前、科学者たちはハレー彗星（オールトの雲から発生する）には地球の水の2倍の重水素が含まれていることを発見した。「これは非常に驚くべきことで、オールトの雲の彗星が地球の水の源である可能性は排除されました」とロゼッタの科学者キャサリン・アルトウェッグ氏は記者会見で述べた。

そして数年前、カイパーベルトのハートレー第2彗星の測定結果が、地球の水素と重水素の比率と完全に一致しました。そのため、科学者たちは地球の水がカイパーベルトから来た可能性があるという証拠を得ました。

しかし、ロゼッタ探査機はカイパーベルト彗星の2度目の測定結果を送り返し、まったく逆の結論に至った。探査機は質量分析計で重水素レベルを測定し、分子を実際に計量して、その中に「重い」水素と「軽い」水素のどちらが含まれているかを確認した。その結果、彗星67Pの重水は地球のほぼ3倍で、これまで測定されたどの天体よりも高いことがわかった。

アルトウェッグ氏は、この結果から、地球の水の源としてカイパーベルト彗星が考えられる可能性は低いと述べている。カイパーベルト彗星の多くがハートレー2のような彗星だとしても、67Pの重水素レベルは非常に高いため、数個の彗星が出現するだけで比率が崩れてしまうからだ。

アルトウェッグ氏のグループは、消去法によって、地球の水の源は小惑星である可能性が最も高いと結論付けた。また、アルトウェッグ氏は、67P彗星がカイパーベルトで唯一の彗星である可能性も認めている。「カイパーベルト彗星への探査ミッションがもっと必要で、そうなれば素晴らしいことです」と彼女は語った。

この結果は本日、サイエンス誌に掲載されました。