中国の科学者が世界初のアルプスの隕石クレーターを発見！なぜクレーターに隕石の痕跡が残らないのでしょうか?

新華社などの報道によると、北京高圧科学研究センターの陳明研究員と彼のチームは惑星衝突構造の研究で大きな進歩を遂げ、吉林省通化市で特異な隕石クレーター、百計峰隕石クレーターを発見した。この成果は2023年9月5日に英国の学術誌「Matter and Radiation under Extreme Conditions」に掲載された。

▲写真はドローンで撮影した百済峰火口

（写真は研究チーム提供）

隕石衝突クレーター。文字通り「隕石衝突クレーター」と翻訳されます。現在、「隕石クレーター」の形成は必ずしも隕石や小惑星の衝突によって起こるわけではなく、彗星、つまり塵や氷によっても起こる可能性があるので、「隕石」を削除すべきだという国際的な意見があります。一般的に、地球上の隕石クレーターは、地球の表面に衝突した小さな地球外物体によって形成された環状の穴または環状の地質構造です。

世界には、米国アリゾナ州のバリンジャークレーターやオーストラリアのウルフクリーククレーターなど、世界的に有名な観光名所となっている隕石クレーターが数多くあるが、これまで山岳地帯で隕石クレーターを発見した研究者はいなかった。白鶏峰クレーターの発見は、地球表面で知られている最も大きな垂直高低差を持つ衝突構造であり、また高山に位置する最初のクレーターでもあるため、センセーションを巻き起こした。これにより、衝突クレーターの形成メカニズムや特殊な地形の影響を探る新たな研究対象が提供されます。

新たに発見された隕石クレーターは、通化市百済峰国家森林公園内の高山の頂上にあると伝えられている。直径は1,400メートルです。火口縁の最高地点から火口中央の最低地点までの高低差は400メートル以上あります。それは山に掛かる巨大な漏斗のような弧を描いており、壮大で壮観です。百済峰国家森林公園は、百済峰の頂上を覆う多数の「天空石」で有名です。山頂や山腹に大きな岩の破片が積み重なり、石の滝を形成しています。しかし、これらの「天空の石」の起源は、これまでずっと未解決の謎でした。

▲写真は衝突岩の破片と衝突変成作用の証拠である

（写真は研究チーム提供）

小惑星が地球の平らな表面に衝突すると、ボウル型のクレーターが形成されます。しかし、小惑星が地球表面の特殊な地形に落下した場合、爆発地点における衝撃波の伝播パターンやメカニズムは地形（山の方向など）によって変化します。研究によると、約数万年前、直径数十メートルの小惑星が宇宙のスピードで百吉山の山頂に衝突し、対象地域で激しい爆発と岩石の噴出を引き起こし、巨大な圏谷状の衝突クレーターを形成し、「前百吉」と「後百吉」という2つの新しい山頂を形成し、山の本来の形状を変えたことが判明した。

陳明氏は「百計峰山は主に原生代堆積岩やジュラ紀花崗岩などの岩盤物質でできている。現在山頂や山腹に分布する石滝は、小惑星衝突時にクレーターから噴出した砂岩や花崗岩などの岩片がクレーターの縁に堆積したものである。今回の発見により、『百計峰天石』の起源の謎が解けた。地球上では、大規模な隕石クレーターが高山の頂上に完全に位置することはまれである」と紹介した。今回の新発見は、惑星衝突の歴史に関する理解を深め、特殊な地形の衝突クレーター形成メカニズムや物質の衝突変成効果の探究に新たな視点を提供する。

さらに、陳明研究員は以前、万向越小湘快報チームのインタビューを受けた際、「クレーターに隕石が本当にあるのか？」「なぜ月にはクレーターがこんなにたくさんあるのに、地球にはこんなに少ないのか？」「隕石クレーターを研究する経済的意義は何か？」などの質問にも答えた。以下はインタビュー原文です。

クレーター内に隕石が確実に存在するのでしょうか?

国際的に使用されている隕石クレーターを表す英語の用語は 2 つあります。直訳すると「隕石衝突クレーター」となるが、現在では「隕石」を除いた概念が存在する。なぜなら、「隕石クレーター」の形成は必ずしも隕石や小惑星の衝突によって引き起こされるわけではなく、彗星、つまり塵や氷によって引き起こされる場合もあるからである。そのため、現在、隕石クレーターの概念は、国際的な科学用語では衝突クレーターと呼ばれています。前世紀、人々はこの隕石クレーターについて話し、それを隕石クレーターと呼びました。概念的には何も問題ないのですが、この分野についてあまり知らない人は誤解して、隕石クレーターは隕石でいっぱいだと考えてしまいます。

実際のところ、クレーター内に隕石が存在しないとは言えません。なぜなら、一般的に言えば、クレーターは隕石の衝突によって形成されるからです。しかし、衝突のエネルギーに注目する必要があります。 30～40メートルの小惑星が宇宙の速度で地球に衝突すると、直径約1.2キロメートルのクレーターが形成される可能性がある。しかし、この衝撃のエネルギーは一瞬で放出され、それは原子爆弾500～600個分の爆発に相当します。想像してみてください。どこかで原子爆弾が爆発したら、その破片を見つけることができるでしょうか?破片の物質は存在しないと言えるのでしょうか？確かにそこにありますが、破片は見つかりません。衝突核の温度は数万度を超え、圧力も非常に高いため、爆発の瞬間に気化します。

したがって、隕石が地表に落下して形成された窪みのすべてが隕石クレーターというわけではありません。隕石のクレーターについては、必ず爆発する、という非常に重要な科学的概念があります。厳密な科学的な意味での隕石クレーターは、衝突と爆発によって形成された穴だけです。

なぜ月にはクレーターがたくさんあるのに、地球にはクレーターが少ないのでしょうか?

月の表面には重なり合ったクレーターがたくさんあります。理論的には、地球上のクレーターの数と単位面積あたりの密度は、月と同じです。なぜなら、私たちは同じ地球-月系に属しているからです。地球-月系が歴史上経験した強い衝突の頻度も同様であるはずだ。しかし、現在、月には1キロメートルを超える隕石が30万個あるのに対し、地球上には今のところ200個しかありません。地球上の隕石はどこへ行ったのでしょうか?

実は、地球が形成されて以来、激しい地質活動によって地球の表面ではプレートテクトニクスの動き、造山運動、火山の噴火、氷河の動きなどが起きているのです。さらに、一般的な風化と浸食の現象、および窪地の堆積と埋没があります。これにより、地球の表面に形成された隕石クレーターが損傷したり、浸食されたり、さらには埋もれたりすることもあります。このため、地球の表面に保存されている隕石クレーターの数は比較的少ないです。

隕石クレーターを研究することの意義は何ですか?

将来、月や火星、その他の惑星の探査に備えるにあたっては、これらの惑星の表面の地質学的現象を常に十分に理解しておく必要があります。現在、宇宙飛行士を宇宙に送るには多くの技術的な問題があり、宇宙に行けるのはほんのわずかだということはわかっています。そのため、地球外惑星の地形、地形、地質構造に関する私たちの理解は、まだ非常に限られています。もちろん、今ではリモートセンシング技術を通じてこれを実現できますが、ある地域の地質学的現象や地球の進化の歴史などを理解したい場合、研究するための物理的な対象がまだ必要です。そのため、私たちは今、人類を月に送り、宇宙飛行士がサンプルを持ち帰らなければなりません。しかし、嫦娥が現在返還を計画しているサンプルは、数十ミリグラム、数百ミリグラム、あるいは数千ミリグラム程度と非常に少量である。

実際、月面のクレーターの原因は地球のクレーターと同じであり、火星のクレーターの原因も同じであることがわかっています。なぜなら、それらはすべて一つの大きな家族だからです。もし地球上で隕石クレーターを見つけてその衝突の影響を研究することができれば、サンプルはミリグラム単位ではなく、トン、数万、あるいは数十万トン単位になるでしょう。隕石クレーターをより大規模に研究することができ、地球と地球外惑星の形成と進化の歴史についての理解が深まり、非常に重要になります。地球の隕石クレーターの研究は、地球外惑星の探査を支援したり促進したりすることができますが、実際には、地球の隕石クレーターの研究の重要性は、この側面をはるかに超えています。

隕石クレーターの研究の経済的意義も考慮する必要があります。たとえば、衝突は極めて高い温度と圧力を伴う地質学的プロセスであり、特定の特殊な鉱物資源を生み出す可能性があります。たとえば、世界最大の金鉱床は隕石クレーターにあります。世界の石油および石油ガスの大部分は隕石クレーターで生産されています。世界最大のニッケル鉱床は隕石クレーター内にあります。最大のダイヤモンド鉱床は隕石クレーターにあり、粘土鉱山などもあります。こうした情報はすべて、隕石クレーターの研究を通じて得る必要があります。

したがって、一般的に、隕石クレーターの研究は、中国にとって欠くことのできない学際的な科学です。