サハラで見つかった火星隕石、少なくとも41億年前に形成

サハラ砂漠で採集者が拾い上げたバラ色の石は、火星がまだ若く、岩石の中を水が巡っていた時代に形成された、40億年以上前の火星の破片だったことが分かった。Teghaza 001と名付けられたこの隕石は、古代火星地殻の単一で完全な塊であり、その化学組成は科学者がこれまでに調べたどの火星岩石とも一致しない。

それは、いわば現地調査に近いものだ。火星探査車が調査してきたのはごく限られた着陸地点であり、地球上にある火星隕石のほとんどは若い火山岩に由来する。一方のTeghaza 001は、惑星で最も古い地形であるクレーターに覆われた南部高地から来たとみられ、そこにはこれまで着陸機が一度も到達していない。

「これは本当に、これまで試料を得たことのない火星の領域から来た、最初の火星地殻片です」と、研究の第2著者で、NASAジェット推進研究所（JPL）の博士研究員としてこの研究に携わり、現在はNASAエイムズ研究センターの科学者を務めるリー・セイパー（Lee Saper）は述べた。筆頭著者でJPLのヤン・リウ（Yang Liu）によれば、論文の査読者の一人はこの岩石を「火星のロゼッタ・ストーン」と呼んだという。

JPL、カリフォルニア工科大学、UCLA、ニューメキシコ大学、メイン大学のチームがScience誌に発表したこの研究は、Teghaza 001を、地殻深部のマグマから結晶化し、ゆっくり冷却された火成岩である斑れい閃緑岩と説明している。鉱物の組み合わせ、組織、化学組成のいずれも、知られている約435個の火星隕石とは異なっている。

ジルコンの微小な粒が火星の一部を年代測定した仕組み

この岩石は、当初は特別なものには見えなかった。ニューメキシコ大学隕石学研究所の研究者は、異なる天体に由来する物質を区別する化学的指紋である酸素同位体から、これが火星由来であることを確認した。見た目は、最も一般的な火星隕石の分類であるシャーゴッタイトに似ていた。同研究所の所長カール・エイジー（Carl Agee）は、酸素の値が「ブラック・ビューティー」の愛称で知られる有名な火星隕石NWA 7034の値に似ていること、さらに一部の斑点が酸化マンガンに富むことに気づいた。

リウは危うくこの試料を見送るところだった。だが調べると、奇妙な組織と、研究の流れを変えたものを発見した。それが、結晶化の際にウランと鉛を閉じ込める丈夫な鉱物、ジルコンだった。ウランは既知の速度で鉛へと壊変するため、ジルコンは天然の時計として機能する。チームによるジルコン測定では、年代は約41億1000万年前と算出され、不確かさはわずか約1300万年だった。

第2の独立した時計はカリフォルニア工科大学からもたらされた。フランソワ・ティソ（François Tissot）の研究室は、メイン大学のアリシア・クルス＝ウリベ（Alicia Cruz-Uribe）とともに、人の髪の毛の幅のおよそ6分の1のレーザービームで長石粒子に微小な穴を開け、質量分析計の内部でルビジウムとストロンチウムを直接測定した。各レーザースポットの測定は1分未満で済み、分析に用いたのは爪より小さな断片だったため、貴重な岩石の残りは将来の研究のために保存される。この手法では約42億4000万年前という値が得られ、誤差幅は約2億年とより大きいものの、ジルコンの結果と重なっていた。

「最初の結果が戻ってきた瞬間、私たちは実際に跳びはねたと思います。研究室は完全にダンスパーティーでした」と、クルス＝ウリベは語った。

これに近い火星岩石はほかに2つしかない

火星隕石の大半は地質学的には若く、通常は数億年前のものであり、それらが描き出すのはすでに寒冷で乾燥した惑星だ。40億年以上前のものは、ほかに2つしかない。1980年代に南極で発見されたALH84001はほぼ同年代だが、ほとんど単一の鉱物から成るため、明らかにできることには限界がある。ブラック・ビューティーには同程度に古い破片が含まれているが、それらは角礫岩、すなわち砕けた破片が集まり、10億年以上にわたる熱と衝突によって再加工された岩石の中に雑然と混ざっている。

「Teghaza 001はただ一つの混じりけのない岩石タイプで、しかも41億年以上前のものです。これは大きな驚きでした」と、エイジーはニューメキシコ大学の声明で述べた。

規模感を示すなら、火星そのものは約45億年前に形成されたため、この岩石は火星誕生後の最初の数億年にまでさかのぼる。リウが指摘するように、この石は地球上で最も古い完全な岩石よりも古い。地球ではプレートテクトニクスによって、惑星の原始地殻のほぼすべてが埋没し、再循環している。火星はそのような地質活動をはるか昔に失ったため、このような断片の中に初期の歴史が残されている。

岩石がどこから来た可能性があるかを調べるため、チームはその鉱物学的特徴と化学組成を、NASAのマーズ・リコネサンス・オービター（MRO）による軌道上観測データと比較した。その結果、一致する特徴を持つ13地点を特定し、その大半は古代の南部高地にあった。

水、そしてすでに失われ始めていた大気

この岩石には、水との接触の記録も残されている。一部の鉱物は変質しており、酸素同位体は、衝突によって火星から弾き飛ばされる前に、重い酸素に富む流体と反応していたことを示している。セイパー、リウらによるScience Advances誌の関連論文では、そのリン酸塩鉱物に含まれる水と水素の同位体が測定された。重水素と呼ばれる重い水素は、惑星が軽い水素を宇宙空間へ失うと蓄積する。チームは、当時の火星の水の貯留層がすでに、地球の海水の少なくとも約2倍の重水素・水素比を持っていたことを見いだした。

平たく言えば、火星は40億年以上前にはすでに大気と水を宇宙空間へ失いつつあった。「これは水と岩石の相互作用、さらには火星が水を失っていく過程にあった火星大気の痕跡さえ記録している可能性があります」と、セイパーは述べた。

この岩石は、さらに根源的な問いにも手がかりを与える。その化学組成は、一般的なシャーゴッタイトを生み出したものとは異なるマントル起源を示しており、火星内部は隕石コレクションが示唆していた以上に多様だったことを示している。

この岩石がまだ教えてくれないこと

Teghaza 001が正確にどこから来たのかは、誰にも分からない。13の候補地点は鉱物の特徴が一致する場所であって、打ち上げ元となったクレーターが確認されたわけではなく、隕石に住所はない。「火星は複雑な惑星で、この隕石は本当にすばらしいものです。しかし、それが正確にどこから来たのかは分かりません。だからこそ、試料を持ち帰る必要がある理由を示す、また一つの例なのです」と、研究には関与していないネバダ大学ラスベガス校の惑星科学者アニャ・ウドリー（Anya Udry）は述べた。

この年代は最低値である。ウラン・鉛、鉛・鉛、ルビジウム・ストロンチウムの時計は一致しているが、チームは、それらすべてが約41億年前の加熱イベントによってリセットされた可能性があるとしている。その場合、この岩石は本来、さらに早い時期に結晶化していたことになる。

地球もまた、その痕跡を残している。この隕石は発見されるまでサハラにあり、NASAは、岩石中の細粒の炭酸塩、硫酸塩、粘土の一部が地球上で形成されたものだと指摘している。砂漠での風化と古代火星での変質を切り分けることは分析の一部であり、エイジーが見つけたマンガンに富む斑点は過去の環境への手がかりであって、生命の証拠ではない。また、これは一つの岩石にすぎない。単一の試料は窓を開くことはできても、惑星全体を地図化することはできない。

Teghaza 001についてよくある質問

Teghaza 001隕石はどれほど古いのか？

内部のジルコン結晶は約41億1000万年前という年代を示しており、別個に行われたルビジウム・ストロンチウム測定も誤差範囲内で一致している。その後の加熱イベントがこれらの時計をリセットした可能性があるため、この岩石は少なくとも41億年前に形成され、さらに古い可能性もある。

科学者は隕石が火星由来だとどうして分かるのか？

天体ごとに異なる酸素同位体を測定し、その鉱物と化学組成を火星探査ミッションのデータと比較する。一部の火星隕石に閉じ込められたガスは、NASAのViking着陸機が測定した大気とさえ一致している。

Teghaza 001は最古の火星隕石なのか？

これはALH84001、ブラック・ビューティーと並び、40億年以上前の火星隕石として知られる3個のうちの一つだ。ALH84001は年代が近いもののほぼ単一の鉱物でできており、ブラック・ビューティーは破片の混合物である。そのためTeghaza 001は、これまでに見つかった初期地殻の無傷の試料として最も明瞭なものだ。

Teghaza 001は火星に生命が存在したことを示しているのか？

いいえ。この岩石が示すのは、古代地殻で水が岩石を変質させたこと、そして火星がすでに水素を宇宙空間へ失っていたことだ。これらは生命が存在可能だったかを問う際に科学者が研究する条件だが、この岩石には生命の証拠は含まれていない。

今後の展開

この隕石は2022年に発見され、マリのテガザ塩原にちなんで命名された。最大の断片である442グラムの標本は、ベセルにあるメイン鉱物・宝石博物館が所有しており、同館は別の断片を貸し出しているため、カリフォルニア工科大学とメイン大学で研究を継続できる。年代研究は6月にScience Advances誌で発表された水の研究に続き、2026年10月29日にScience誌に掲載された。リウは、自身のチームが「まだ表面を少し引っかいただけだ」と語っており、13の候補地点は、この古代地殻の残りが今も待っている可能性のある場所として、将来の周回探査機と着陸機に短い候補リストを与えている。

参考文献：Liu et al., “A Martian meteorite that formed ≳4.1 billion years ago samples Mars’ early crust and mantle,” Science, 2026. DOI: 10.1126/science.adz5646

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