ポイント
- 小惑星「リュウグウ」の試料に含まれる炭酸塩鉱物ができた年代と温度を測定。
- 「リュウグウ」のもととなった天体が、45.65億年以上前に誕生したことを解明。
- 「リュウグウ」が、太陽系初期世代の炭素質微惑星の残骸であることを示唆。
北海道大学大学院理学研究院の川﨑教行准教授及び圦本尚義名誉教授、同大学総合イノベーション創発機構の坂本直哉准教授、茨城大学学術研究院基礎自然科学野の藤谷 渉准教授、海洋研究開発機構の荒川創太研究員、東京科学大学理学院の横山哲也教授、東京大学大学院理学系研究科附属宇宙惑星科学機構（UTOPS）の橘 省吾教授らの研究グループは、宇宙航空研究開発機構の小惑星探査機「はやぶさ2」が小惑星「リュウグウ」から採取した試料に含まれる炭酸塩鉱物ができた年代と温度を調べ、「リュウグウ」のもととなった天体が、現在から45.65億年以上前に誕生したことを明らかにしました。
小惑星「リュウグウ」は、水を含む鉱物や有機物に富む炭素質の小惑星であり、太陽系が誕生した頃の物質をよく残していると考えられています。これまでの研究から、「リュウグウ」の主要な構成物質は、もととなった天体の内部で氷が溶けて生じた水溶液と岩石との反応によって作られたことが分かっていました。しかし、そのような構成物質や、「リュウグウ」のもととなった天体そのものがいつ誕生したのかは、明らかになっていませんでした。
本研究では、北海道大学の同位体顕微鏡*1を用いた測定により、「リュウグウ」試料に含まれる炭酸塩鉱物ができた年代と温度を明らかにしました。さらに、得られた年代と温度を、天体内部の温度変化を再現する数値シミュレーションと比較しました。その結果、「リュウグウ」のもととなった天体は、現在から45.65億年以上前、すなわち太陽系の形成が始まってから約200万年以内に誕生していたことが分かりました。これまで知られている他の多くの炭素質天体の誕生年は45.65億年ほど古くないので、この天体は、他の多くの炭素質天体に先駆けて誕生した、初期世代の炭素質微惑星であったと考えられます。現在の小惑星「リュウグウ」は、この天体が破砕され、その破片が集まってできた天体、すなわち初期世代の炭素質微惑星の残骸です。本研究成果により、太陽系形成の最初の数百万年間に、炭素質微惑星が複数の世代にわたって誕生した可能性が示唆されました。
なお、本研究成果は、日本時間2026年9月11日（金）公開のScience誌にオンライン掲載されました。
「リュウグウ」のもととなった天体は45.65億年以上前に誕生した。その後、天体が破砕され、その破片が再集積して、現在の小惑星「リュウグウ」ができたと考えられている。
研究の背景
小惑星「リュウグウ」は、水を含む鉱物や有機物に富む炭素質の小惑星です。宇宙航空研究開発機構の小惑星探査機「はやぶさ2」によって「リュウグウ」から地球に持ち帰られた試料は、太陽系が誕生した頃の物質をよく残していると考えられており、水・有機物に富む天体が形成された過程や天体内部における物質進化過程を詳しく調べられるようになりました。
これまでの研究から、現在の「リュウグウ」は、より大きな天体が壊れた後、その破片が集まってできた小惑星であることが分かっています。また、「リュウグウ」試料の大部分は、もととなった天体の内部で氷が溶けて生じた水溶液と岩石との反応によって作られた鉱物や有機物であることも分かっています。しかし、そのような構成物質や、「リュウグウ」のもととなった天体そのものがいつ誕生したのかは、明らかになっていませんでした。
研究手法
天体内部において水溶液と岩石との反応によって作られた炭酸塩鉱物や磁鉄鉱には、水溶液との反応が起こった時期や温度に関する情報が残されています。本研究では、「リュウグウ」試料に含まれる炭酸塩鉱物の一つであるドロマイト*2 について、北海道大学の同位体顕微鏡を用いて、マンガンとクロムの同位体組成を分析し、Mn–Cr放射年代測定法*3によってドロマイトができた年代を調べました。
これまでにも「リュウグウ」のドロマイトの年代測定は行われていましたが、研究によって得られた年代に大きな違いがありました。その原因の一つとして、年代測定データの補正に用いる標準試料の違いが指摘されていました。そこで本研究では、茨城大学で合成されたマンガンとクロムの比が均一な人工ドロマイトを用いた先行研究（Sugawara et al. 2024, Geochimica et Cosmochimica Acta）の補正法を採用し、より正確な年代測定を行いました。
また、「リュウグウ」試料に含まれるドロマイトと磁鉄鉱の酸素同位体組成を測定し、酸素同位体平衡温度計*4 を用いて、これらの鉱物ができた温度を求めました。さらに、得られた年代と温度を、天体内部の温度変化を再現する数値シミュレーションと比較しました。
研究成果
Mn–Cr 放射年代測定の結果、今回新たに分析した「リュウグウ」試料のドロマイトは、約45 億6530万年前にできたことが分かりました（図1）。これは、上述の先行研究で分析された別の「リュウグウ」試料のドロマイトよりも古い年代です。また、酸素同位体平衡温度計によって、このドロマイトが約90℃の水溶液からできたことも明らかになりました。
「リュウグウ」のもととなった天体は、誕生した直後には非常に低温（約–200℃以下）でした。その後、放射性同位体の崩壊熱などにより内部が温められてドロマイトができた約90℃に達するまでには、数値シミュレーションによると、少なくとも数十万年の時間を要します。そのため、ドロマイトができるよりも数十万年以上前には、もととなった天体そのものが誕生していた必要があります。したがって、「リュウグウ」のもととなった天体は、約45 億6530 万年よりも前、すなわち太陽系の形成が始まってから約200 万年以内に誕生していたことが分かりました。
他の多くの炭素質コンドライト隕石*5 には、コンドリュール*6 と呼ばれる、初期太陽系で高温に加熱されてできた球状の岩石粒子が豊富に含まれています。これらのコンドリュールの多くは、太陽系の形成が始まってから約220 万年後以降にできたことが分かっています。そのため、「リュウグウ」のもととなった天体は、これらのコンドリュールが形成される以前に誕生していたことになります。つまり、「リュウグウ」のもととなった天体は、コンドリュールを豊富に含む他の炭素質コンドライト隕石のもととなった天体に先駆けて誕生した、初期世代の炭素質微惑星であったと考えられます。現在の「リュウグウ」は、その破片が集まってできた小惑星であり、この初期世代の炭素質微惑星の残骸です。本研究成果により、太陽系形成の最初の数百万年間に、炭素質微惑星が複数の世代にわたって誕生した可能性が示唆されました。
今後への期待
本研究により、「リュウグウ」のもととなった天体の特異な形成時期が明らかになりました。今後は、「リュウグウ」と化学的に類似した炭素質小惑星「ベヌー」からアメリカ航空宇宙局（NASA）の小惑星探査機「OSIRIS-REx」により採取された試料についても年代を調べ、両者のもととなった天体ができた時期やその後の進化を比較することが重要です。こうした比較を通じて、水や有機物に富む炭素質微惑星の起源と進化の理解がさらに進むと期待されます。
謝辞
本研究は、日本学術振興会（JSPS）科研費JP22K18722、JP23K22550、JP24KK0072、JP25H00678、公益財団法人山田科学振興財団2022 年度研究援助、公益財団法人北海道科学技術総合振興センター（ノーステック財団）2022 年度若手研究人材育成事業、並びに公益財団法人日揮・実吉奨学会 2024年度研究助成の支援を受けて実施されました。
論文情報
- タイトル：The parent bodies of Ryugu and Ivuna formed before those of other carbonaceous chondrites（小惑星リュウグウとイヴナ型隕石の母天体は他の炭素質隕石の母天体よりも前に形成された）
- 雑誌名：Science
- 公開日：日本時間2026 年9 月11 日（金）午前3 時（米国東部標準時（夏時間）2026 年9 月10 日（木）午後2 時）（オンライン公開）
- DOI：10.1126/science.adw4498
※著者名等の詳細はプレスリリースまたは上記リンクをご覧ください。
用語説明
- ＊1 同位体顕微鏡：二次イオン質量分析計の一種。試料表面にイオンビームを照射し、そこから放出されるイオン（二次イオン）を質量電荷比ごとに分けて測定する装置。鉱物中の微小な領域について、元素や同位体の組成を精密に調べることができる。
- ＊2 ドロマイト：カルシウムとマグネシウムを主成分とする炭酸塩鉱物の一種。化学式CaMg(CO3)2で表される。「リュウグウ」では、もととなった天体の内部で氷が溶けて生じた水溶液と岩石が反応する過程で形成された。
- ＊3 Mn–Cr 放射年代測定法：放射性同位体Mn-53 が半減期約370 万年でCr-53 に壊変することを利用した年代測定法。太陽系形成後の数百万年間に起こった現象の年代測定に適している。本研究では、ドロマイトのMn–Cr 同位体組成から、その形成時期を決定した。
- ＊4 酸素同位体平衡温度計：同じ水溶液と酸素同位体平衡にあった二つの鉱物の間に生じる酸素同位体組成の差は、温度によって変化する。この温度依存性を利用して、二つの鉱物の酸素同位体組成の差から形成時の温度を求める方法。本研究では、ドロマイトと磁鉄鉱の酸素同位体組成の差から温度を求めた。
- ＊5 炭素質コンドライト隕石：太陽系初期の物質を比較的よく保存している始原的な隕石の一群。化学組成、鉱物組成、同位体組成などの違いによって、いくつかのグループに分類される。多くの炭素質コンドライトにはコンドリュールが豊富に含まれる一方、リュウグウとよく似たCI 型（イヴナ型）にはコンドリュールがほとんど含まれない。
- ＊6 コンドリュール：CI 型（イヴナ型）を除く多くの炭素質コンドライト隕石に豊富に含まれる、直径1 mm 程度の球状の粒子。初期太陽系の原始惑星系円盤内で岩石物質が一度高温で溶融し、その後急速に冷却して形成されたと考えられている。
研究者の情報
