なぜ地球のクレーターには隕石がないのでしょうか?誰かが持ち去ったのでしょうか?

人間というのは常に非常に複雑に思えます。彼らは一方では科学を信じていますが、他方では迷信深くならざるを得ません。たとえば、空を横切る流れ星を見たとき、それが「隕石」であり、何の魔法の力もないとわかっていても、それが叶うことを願いながら、心の中で願い事をするでしょう。

流れ星に向かって願い事をすると願いが叶うという伝説があります。

しかし、環境や時間の制約により、一生のうちに流星を見る機会がない人もたくさんいます。そこで、落下した流星が残したクレーターを見てみませんか。

隕石クレーターは隕石の最終目的地であり、論理的にはその「残骸」はクレーター内に保存されるはずです。しかし、隕石の破片はすべてクレーターの外にあるようです。では、なぜクレーター内に隕石がないのでしょうか?これらの隕石を持ち去ったのは誰ですか?

アメリカの砂漠にあるバリンジャークレーター

クレーター形成のメカニズム

実際、隕石クレーターの数に関して言えば、地球は他の天体とは比べものになりません。そこで、科学者たちは太陽系の他の天体の隕石クレーターを調査した結果、それらは単純クレーター、複雑クレーター、多重リング盆地の3つのタイプに分類できると判断しました。

この単純な穴の外観は、隕石クレーターに対する誰もが理解しているものと一致しています。比較的直径の小さいボウルのような形をしています。複合ピットは直径が大きいだけでなく、中央に隆起した部分も持っています。

多重リング盆地は巨大クレーターとも呼ばれ、その直径はしばしば 100 キロメートルを超えます。中央は平らで、周囲はクレーターに囲まれています。

月面のクレーター3種類

異なるタイプのクレーターにこのような違いが見られるのは、主に隕石の大きさが大きく異なるためです。しかし、大きさの違いにかかわらず、クレーターの形成メカニズムは似ています。具体的には、圧縮・押し出し、坑道掘削、坑道形成後の調整の3段階に分けられます。

まず、最初の段階である圧縮と押し出しについて説明します。隕石は大気圏に突入すると摩擦により小さくなり速度も遅くなりますが、それでも超高速で地面に衝突すると高圧の一時的な圧縮波を形成します。これを衝撃波と呼びます。

クレーターの圧縮段階の模式図

隕石が地面に衝突する速度が10 km/sの場合、衝撃波の圧力は数百GPaに達することがあります。この場合、花崗岩は蒸発し、最終的にはガスに変わる可能性があります。

衝撃波が最初に地面に当たると、その背後の希薄化波がシステムを減圧し、両者の境界面で隕石の破片やその他の物質が高速で噴出され、最終的にピットが形成されます。

クレーター形成後の最終調整とは、クレーターの縁に沿って物質の破片や隕石の破片が蓄積し、最終的に堆積層が形成されることを指します。堆積層全体の順序は、隕石衝突対象地域の最下層と逆になっています。クレーターは重力と岩石力学の影響を受け、今後もわずかに変化し続けるでしょう。

クレーターの最後の2段階の概略図

隕石クレーターの形成メカニズムから判断すると、隕石は地面に衝突した後、一連の「溶解」プロセスまたは蒸発を経ることになります。この過程で、小さな隕石は完全に分解され、大きな隕石は粉々に砕け、大量の隕石の破片がクレーターの外に散らばります。

そのため、クレーター内の隕石は誰にも拾われず、衝突によりスラグに変わり、一部は発見できないものもある。

火星の「きれいな」クレーター

この時点で、隕石は本当にそれほど強力なのかと誰もが疑問に思うかもしれません。直径が非常に大きいものもありますが、必ずしもそれほど致命的というわけではありません。実は、これは「高高度から物を投げる」ことに似ています。 30 階から卵を落とせば、人を傷つける可能性があるのに、さらに高速で地球に衝突する隕石ならなおさらです。

データによれば、直径1kmの鉄隕石が毎秒25kmの速度で地球の表面に衝突した場合、その運動エネルギーはE=1/2mV2=1.31×10^21ジュールとなります。この運動エネルギーは、TNT 火薬 3.12x10^11 トンの爆発エネルギーに相当します。一方、2004年にインドネシアで発生したマグニチュード8.9の地震のエネルギーはわずか184×10^16ジュールでした。

落下する隕石の概念図

隕石は時には宇宙から飛んできた大砲の弾のように見えることもあります。砲弾が地面に着弾した後、「砲弾そのもの」は絶対に元の形を保てず、その破片が周囲に飛び散ります。こう言えば、みんなもっとよく理解してくれるかもしれない。結局のところ、隕石は「不発弾」ではなく、その「衝撃」は依然として非常に強力です。

散らばった隕石の破片が最終的にどこへ行ったのかというと、最近落下した隕石であれば、科学者が研究のために持ち帰ったのかもしれません。隕石クレーターが何年も前に形成されたのであれば、これらの隕石は地質学的作用によってゆっくりと侵食されてきたはずです。

マニクールクレーターの縁には貯水池があります。

実際、地球上では地質学的活動が頻繁に行われているため、保存できる隕石クレーターは多くありません。これが、科学者が太陽系の他の天体を特に調査する理由です。それで、クレーターはその後どのような「変化」を経験するのでしょうか?

その後のクレーターの「変化」

隕石クレーターは、その形成後に地滑り、浸食、埋め立て、火山活動などの「変遷」をたどるため、規模が小さく、歴史が古い隕石クレーターでなければ、保存することは基本的に不可能です。

科学者の統計によると、地球上の直径20キロメートル以上の隕石クレーターは6億年後もまだ見ることができるが、1キロメートルの隕石クレーターは100年後には見つけられなくなるだろう。

ビーバーヘアクレーターは6億年前にできた

侵食を例に挙げてみましょう。風や砂による浸食であれ、流水による浸食であれ、地表にある限り浸食によって破壊されてしまいます。火口の位置が長年にわたり大雨が降る場所である場合、雨による浸食により徐々に本来の姿を失っていきます。

隕石クレーターが長い時間をかけて受けた「変化」が今でも非常に明白であるからこそ、隕石クレーターかどうかを判断する際には、地形、鉱物岩石、地球化学という 3 つの側面から始める必要がある場合が多いのです。

火星のトリプレットクレーター

ご存知のように、隕石が地面に衝突すると、「敵に千の損害を与え、自分に八百の損害を与える」と言われています。それ自体が粉々に砕け散るだけでなく、衝突した他の未知の岩石にも影響が及ぶでしょう。発生した高温と高圧により、これらの岩石には特殊な変形と変成特性が残ります。

そのため、科学者は多くの場合、岩石の変成作用を特定することによって、その岩石が隕石クレーターの特徴を持っているかどうかを判断するのです。もちろん、100% 確実にしたい場合は、3 つの側面を組み合わせる必要があります。

科学者がクレーターからサンプルを採取

では、なぜ私たちはクレーターを研究したり隕石を探したりするのにそんなに苦労するのでしょうか?これらの宇宙人は人類にとってどのような役割を果たすのでしょうか?

なぜ隕石を研究するのですか?

隕石の研究となると、多くの人が聞いたことのない天体化学というテーマについて話さなければなりません。地球科学や天文学など複数の分野を横断しながら、主に宇宙空間における物質の化学組成や進化の法則を研究する学問です。隕石は天体化学に関する問題を解決する上で重要であり、言い換えれば「物理的証拠」です。

隕石の種類によって研究の目的や機能が異なることに注意する必要があります。科学者たちは、それぞれのタイプに応じて研究を実施します。

さまざまな天体からのコンドライトスライス

たとえば、コンドライトの研究は、初期の太陽系星雲の起源と進化を解明することです。ご存知のとおり、人類は太陽の起源について常に非常に興味を抱いてきました。私たちはいくつかのことに基づいて予測を立ててきましたが、太陽系星雲の凝縮と集積の産物からさらに多くの証拠を見つけることができれば素晴らしいと思います。

また、コンドライトと化学組成が似ているが、惑星の起源の秘密が隠されている原始的無コンドライトの研究も行われている。このタイプの隕石は南極や砂漠でよく見られます。例えば、私の国、新疆ウイグル自治区のゴビ砂漠では、2つのエイコンドライトが発見されました。

原始的無球石のカテゴリーに属するIAB-MG

火星隕石と月隕石については、現在人類の主な探査対象となっているため、得られる隕石の数は依然として非常に多い。特に各国の科学技術の発展に伴い、探査の頻度が増加し、隕石の数も飛躍的に増加しました。

国際隕石データベースの統計によると、2011年1月から2020年12月までに、月の隕石の数は157個から435個に増加し、火星の隕石の数は105個から291個に増加しました。

NWA 11220と名付けられた月の隕石

火星隕石を例にとると、将来の移住地として考えられる惑星として、人類は火星について明確な理解を持つ必要がある。特に、火星のマグマ活動と水がどのように消失したかを理解する必要があります。もちろん、隕石中の有機炭素を通じて地球外生物活動の痕跡を見つけることができると信じている人もいます。

前述の隕石以外にも、隕石に含まれる希ガスや、隕石の非伝統的な同位体などの研究も行われています。つまり、隕石は人類が地球外世界の秘密を探るためのもう一つの「魔法の武器」となっているのです。

火星の完全な岩石の断片

このような状況下で、毎年多くの科学者が各地を旅して貴重な隕石を収集しており、大きな隕石クレーターが保護されることも多い。

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