Transcript 第3回

初期太陽系と初期地球の形成過程
図１４
原始太陽系星雲の冷却と凝縮（Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）、そして集積 (accretion)
図１１
図１３
スノーラインSnow line (Ice line, Frost line)
45
図１２
水や氷は太陽系の様々な惑星や衛星に存在する
トリトンの氷火山
（海王星の衛星）
木星の衛星 ガリレオ衛星
イオ
エウロパ
ガニメデ
カリスト
地球
月
海王星
ボイジャー２号画像
469
図１５
ジャイアントインパクト
ジャイアントインパクトは必然的な過程
ジャイアントインパクトによる月の形成
月の軌道進化とジャイアントインパクト
月の化学組成の特徴とジャイアントインパクト
ジャイアントインパクトの地球への影響
Giant impact was an energetic process
Deep magma ocean or total melting of the Earth is
compatible with the giant impact model
A.G.W. Cameron
2011/12/21
ここまで
How deep was the terrestrial magma ocean ?
What is the condition of the metal-silicate
equilibrium, low pressure or high pressure ?
図１７
Sm Eu Gd
図5
難揮発性の親石元素
Sc Ti
Y La
Eu Tb
Lu ThU
V
Sm
Mg Si Ca
Ba
CeNd
Sr
Yb
Ta
Li
揮発性の程度
Zr
Nb
Al
(Mantle+Crust)/C1
1.0
高
Cr
難揮発性の元素
揮発性・やや揮発性の元
素 ＜1300K
親鉄元素
Fe
低
Cu
Mn
Ga
Na
Sn
Co
揮発性
元素
K
Rb
0.1
Ni
親
鉄
元
素
0.01
Zn
P
強親鉄元素
In
Re
Cd
Ge
Ag
0.01
0.001
Tl Pb
Ir
Os
Cs
Au
Bi
図１８
固液密度逆転と上部マント
ルにカンラン石の濃集
カンラン石の密度
固液密度逆転
マグマの密度
図１６
マグマオーシャンの形成と進化
地球の層構造の形成：核・マントル・地殻
マグマオーシャンは本当にあったのか？
熱源は十分であった。
集積の熱
大気による保温効果：水素ヘリウム大気 ｖｓ 水蒸気大気
酸化大気Ｖｓ還元大気
マグマオーシャンの深さは？
２００ｋｍ～２０００ｋｍ？
ジャイアントインパクトによる月の形成と地球への影響
マグマオーシャン中での核形成
マグマオーシャンの深さを探る
鉄・ケイ酸塩反応と核の形成過程
核の構造と物性：核に含まれる軽元素
親鉄元素のパラドックス
強親鉄元素のパラドックス
金属・ケイ酸塩間の元素分配
核の分離機構
力学的不安定と浸透による分離
（Mantle composition/(CI-chondrite+Mg)
Depletion factor
親鉄元素の枯渇
枯渇の理由
核に分配された （＋揮発性）
Al
1
Mg
Ca
Ti
分配係数, D
C(CI chondrite)
C(mantle) = ━━━━━━━━━━━━
F(core)・D + F(mantle)
Si
C (M) in metal
D = ━━━━━━━━━━━
C (M) in silicate, oxide
Fe
0.1
Co
Ni
F (core)=0.325
F(mantle)=0.675（wt.fraction）
C: abundance（wt.%)
McDonough and Sun (1995)
低圧での平衡に比べてマントルに
Ｎｉが多すぎる。
３
図１９
ニッケルはマントルに入りやすくなる。
ニッケルのパラドックスの説明
Ｄ, 分配係数
マントル内のCo/Ni 比は、低圧で高温の実験結果とあわない。
より高圧でのCo/Niの分配を反映している。 深いマグマの海
での核形成
Ni
Co
>40 GPa
圧力, GPa
Co/Ni in the mantle implies very deep magma ocean
月と惑星表面のクレーター
集積過程における衝突現象の重要性
Asuka 881757 (lunar meteorite)
No.
9
Grain 2
No.
7
F
d
No.
11
the mean age of the glass
and the maskelynite,
3798+/-12Ma of the 39Ar40Ar ages
Grain 3
Grain 1
No.
4
No.
12
F
d
No.
21
No. No.
5
16
F
d
F
d
No.
9
No.
1
No.
No. 8
No.
6
3
No.
4
No.
11No.
25-26
No.
23
No.
22
月隕石[玄武岩質）には衝撃をうけ融解した痕跡が残っている。
地球集積のなごり：隕石重爆撃
マントルの強親鉄元素存在度と隕石衝突
Ｌａｔｅ Ｖｅｎｅｅｒの存在の有無
海の起源とＬａｔｅ Ｖｅｎｅｅｒ
Ｌａｔｅ Ｖｅｎｅｅｒによる有機物の供給： 生命の起源
小天体衝突と恐竜絶滅：イリジウムの異常の説明
隕石中の強親鉄元素
A-881757隕石のサマリウム
（Sm）-ネオジム（Nd ）年代：結晶
化 3870 Ma
アルゴン39（39Ar） -アルゴン 40
（40Ar） 年代 ：衝突年代3800 Ma.
[1] Misawa et al. (1993) GCA 57,
4687-4702
衝突現象:
月と地球への隕石重爆撃
の痕跡か？
レゴリス研究は重要
http://www.haberer-meteorite.de/english/Asteroid%202008%20tc3/Asteroid%202008%20TC.html
Meteorongs
in large number (basalt)
Almahata Sitta
The main mass (in private
hands) of 155,57 g
Coarse-grained Ureilite MS-170
Slices & fragments
１３．地球の形成期の最初の数億年を冥王代という．この時期
に生じた主なできごとを４つ挙げよ．