ジルコンと呼ばれる驚異的に耐久性のある結晶は、太陽系の最も初期かつ最も劇的な大変動の年代測定に使用されています。 1つは、地球形成から約5000万年後に地球から物質を放出して月を形成した超強力衝突です。 もう1つは、約40億年前、若い地球に地獄のような表面状態を引き起こした可能性のある衝撃の波である後期の重爆撃です。
どちらの出来事も広く受け入れられていますが、証明されていないため、地球科学者はより詳細な情報とより良い日付を求めています。 これらの日付の多くは、1970 年代の NASA のアポロ旅行中に月から回収されたジルコンに由来しています。
南アフリカでの巨大隕石衝突によるジルコンの研究は、現在オンライン誌「地質学」に掲載されており、月の衝突の年代測定に使用された方法に疑問を投げかけている。 ウィスコンシン大学マディソン校の地球科学客員教授でNASA宇宙生物学研究所のメンバーでもある筆頭著者のアーロン・カボシー氏は、重大な問題は、月のジルコンが「生息地外」、つまりジルコンが存在する岩石から取り除かれているという事実であると述べている。 これにより、地球科学者は衝突の裏付けとなる証拠を得ることができなくなります。
「ジルコンは、多くの地質学的プロセスを年代測定するのに最適な同位体時計の 1 つですが、私たちの結果は、既知の年代の大きな影響を年代測定するために生息地外ジルコンを使用するのは非常に困難であることを示しています。」とカヴォシー氏は言います。
ジルコンの多くは衝撃の痕跡を示していますが、「母岩から分離されると、生息地外で衝撃を受けたジルコンは重要な文脈情報を失います」とカボシー氏は言う。
ジルコンの「時計」は、ウランの放射性崩壊中に鉛同位体が蓄積するときに発生します。 同位体を正確に測定することで、科学者はウランの半減期に基づいて、鉛がどのくらいの期間蓄積されてきたかを計算することができます。
小惑星の衝突中にすべての鉛が追い出された場合、時計はリセットされ、蓄積された鉛の量は衝突が起こった正確な時間を記録するはずです。
月のジルコンの研究はこの手順に従って、43億年前から39億年前の後期の重爆撃の年代を特定しました。
衝突による時計リセットの仮定を評価するために、カボシーらは、20億年前に発生したことが知られている南アフリカにある地球最大の衝突付近でジルコンを収集した。 オーストラリアのパースにあるカーティン大学応用地質学部のカボシー氏によると、フレデフォート衝突構造は深く侵食されており、直径は約90キロメートルに及ぶという。 「元のサイズは直径 300 キロメートルと推定されていますが、直径 14 キロメートルの衝突体から生じるようにモデル化されています」と彼は言います。
研究者らは、衝突の証拠と考えられるジルコン内の特徴を調査し、ほとんどの年代はジルコンがマグマ内で形成された時期を反映していると結論付けた。 南アフリカ産のジルコンは「フレデフォート衝突による衝撃変形の決定的な証拠を含む場違いな粒子だ」とカボシー氏は言う。 「しかし、衝撃を受けた粒子のほとんどは衝突の年齢を記録しているのではなく、それが形成された岩石の年齢を記録しており、それは約10億年古いのです。」
地球では話が異なります、とジルコンの専門家であり、ウィスコンシン大学マディソン校の地球科学教授であるジョン・バレー氏は言います。 「地球上のほとんどのジルコンは花崗岩で発見され、花崗岩の形成と同じプロセスで形成されます。 このため、人々はすべてのジルコンが衝突によってリセットされたため、月から得られる年齢は衝突年齢であると考えるようになりました。 アーロンは、それを知るためには厳格な基準を適用する必要がある、そしてそれは人々がやってきたことではないと言っているのです。」
ジルコンの年代測定の精度は、地球の初期の歴史に対する私たちの見方に影響を与えます。 たとえば、あまり理解されていない後期の激しい砲撃は、生命の誕生時期に影響を与えた可能性が高く、その砲撃の年代測定は、月の研究に関する米国科学アカデミーの優先リストの上位にありました。 月の巨大なクレーターは、短い波の中で形成されたのか、それとも降り続く衝撃の雨の中で形成されたのでしょうか? 「どちらなのか分かれば良いですね」とバレー氏は言う。
「何がジルコンの時計をリセットするのかという問題は、常に非常に複雑でした。 長い間、ジルコンが大きな衝撃に本当に関与しているのであれば、ジルコンの年齢はリセットされるため、衝撃の日付を特定できるだろうと言われてきました。 アーロンは、「確かに、時々ですが、人々がリセット年齢だと見なしているものが、実際にはリセットされていないこともよくあります。」ジルコンは与え続ける贈り物であり、これでそれが変わることはありませんが、私たちはもっと多くのことを行う必要があります その贈り物が私たちに何を伝えているのかを注意深く分析してください。」