天体衝突を記録する結晶の生成を超高速計測 －レーザー衝撃圧縮実験による太陽系史の読解－

　奥地拓生 複合原子力科学研究所教授、梅田悠平 複合原子力科学研究所・日本学術振興会特別研究員、瀬戸雄介 神戸大学講師、富岡尚敬 海洋研究開発機構主任研究員、宮西宏併 理化学研究所研究員、籔内俊毅 高輝度光科学研究センター主幹研究員、尾崎典雅 大阪大学准教授らの研究グループは、太陽系の天体衝突が記録された結晶の原子配列が生成する過程を、世界で初めて実験で計測しました。

　今から46億年前に、誕生したばかりの太陽の周囲で無数の小天体が衝突と合体を繰り返した結果として地球型の惑星が形成されました。これらの小天体では衝撃圧縮により構成物質の変化が起きたと考えられており、その痕跡である高密度の原子配列が隕石を構成する結晶に残されました。本研究では、この高密度の配列のできかたを超高速のコマ送り動画として計測しました。フォーカスしたレーザーパルスを結晶に打ち込んで衝撃圧縮を引き起こし、その直後に同じ場所にフォーカスしたフェムト秒X線パルスを照射して、変わりつつある原子配列をX線回折法で記録しました。このような短時間の圧縮において、その開始からわずか1億分の1秒後に高密度の配列が生成することがわかりました。この速さは従来の見解を覆すものです。小天体の衝突においても短時間の衝撃圧縮が頻繁に起きているため、その記録が隕石や小惑星サンプルリターン試料に残された可能性は高いといえます。それらを丁寧に探してゆけば、地球の誕生に至る初期太陽系の歴史を具体的に描けるようになると期待されます。

　本研究成果は、2021年7月14日に、国際学術誌「Nature Communications」に掲載されました。そして、同誌のEditors’ Highlightに選ばれました（9月13日現在）。