塩水のはずが塩の結晶はほぼない？小惑星リュウグウを東大と金沢大が分析

まず、砂の出どころからだよ。探査機はやぶさ2が持ち帰った砂で、砂の入ったカプセルは2020年12月6日にオーストラリアで回収されたんだ。
リュウグウは、大きな天体が壊れて、そのかけらが集まってできたと考えられてるよ。

もとの天体には氷があって、放射性の物質が出す熱でとけて水になったと考えられてるよ。
その水と岩が反応してできた主な鉱物が粘土鉱物だよ。

粘土鉱物は、ごく薄い層が何枚も重なった鉱物で、トランプの束に近いよ。
ただ、似ているのは重なり方だけだね。

これまでの研究では、この水はナトリウムと塩素を多く含む塩水だったと考えられてきたんだ。
この2つは、結びつくと食塩になる、塩のもとだよ。

ところが、砂からは食塩と同じ成分の塩の塊が、ほとんど見つかってないんだ。
電子顕微鏡で、ごく小さな塩の結晶が少し見つかった例があるだけなんだよ。

塩素は、砂の中に少ししかないんだ。
電子顕微鏡で調べても、大部分の居場所は分からなかったよ。

そこで使われたのが放射光だよ。
光の速さ近くまで加速した電子を磁石で曲げたときに出る、とても明るいX線なんだ。

関係ないよ。電子を曲げたときに出る光だから、放射性の物質は使ってないんだ。

このX線を砂に当てて、エネルギーを少しずつ変えていくんだ。
横にそのエネルギー、縦に塩素がX線を吸い込んだ量をとると、グラフに山と谷が現れるよ。
塩素がくっついている相手によって、山と谷の並び方が変わるんだよ。

そう。正体の分かっている物のグラフを手本に並べれば、どれに近いかを見分けられるんだ。
指紋の照合に似てるね。ただ、指紋と違って、何種類かの物が混ざることもあるよ。

砂のグラフには、塩に特有の山がなかったんだ。
塩素を含む粘土鉱物の手本と、よく似た形をしてたよ。

手本を混ぜ合わせて、砂のグラフに最も近くなる割合を探したんだ。
すると、塩素の約9割は粘土鉱物の中で、残りの1割ほどはおそらく塩だったよ。

粘土鉱物にもとから入っている、酸素と水素が1個ずつ結びついた粒のいくつかが、塩素と入れ替わってたんだ。

ナトリウムは大部分が、別の種類の粘土鉱物にくっついてたんだ。
この粘土鉱物は、層と層のすき間に、プラスの電気を帯びた小さな粒を抱え込めるんだよ。
こういう電気を帯びた粒を、イオンと呼ぶよ。

ナトリウムのうち、塩になっている分は1割未満なんだ。

塩のもとが粘土鉱物の側にあるなら、水に溶けていた量は少なかったと考えられるんだ。
水に溶けたイオンと、すき間にあるイオンは、入れ替わりながら釣り合ってるよ。

天びんの両側が釣り合う関係に似てるね。ただ、両側が同じ量になるわけじゃなくて、決まった割合で釣り合うんだ。
だから、すき間にあるイオンの割合が分かれば、水に溶けていた量も計算で見積もれるんだ。

はかったんじゃなくて、計算で見積もった値なんだ。
その見積もりでは、水に溶けていた塩のもとの濃さは、海水の約100分の1になるよ。

その薄い水がなくなる道すじは、大きく2つ考えられてるんだ。
液体のまま蒸発する道と、氷から直接気体になる昇華の道だよ。

昇華は、固体が液体を通らずに、直接気体になる変化のことなんだ。
ドライアイスがとけずに小さくなるのが、身近な例だよ。

ドライアイスは二酸化炭素で、こっちは水の氷だけど、変わり方は同じなんだ。
一方、水が干上がると、残った水は濃くなって、最後に溶けきれない塩が結晶として出てくるよ。

研究グループの見立てでは、もとの天体で水が凍って液体の水が減るにつれ、塩のもとの濃さは上がったんだ。
ところがそのあいだも、塩素は粘土鉱物に取り込まれて、塩ができるのを抑えたとみられてるよ。

あるんだ。塩の結晶がほぼ残ってないことは、水が液体のまま干上がったんじゃないとみる手がかりなんだよ。
そこで研究グループは、リュウグウの水は主に氷の昇華で抜けたと考えてるんだ。

流れを順に見るよ。もとの天体の表面を氷がふたみたいに覆って、その下で水と岩が反応したんだ。
そのあと表面から下へ凍っていったよ。

最後はリュウグウが、太陽に近い側へ移るあいだかそのあとに、宇宙で氷が昇華して水を失ったとみられてるよ。

ほかの小惑星の砂とも比べてみるよ。探査機OSIRIS-REx（オサイリスレックス）は、小惑星ベンヌの砂を持ち帰ったんだ。
ベンヌは、リュウグウと似た生まれ方だと考えられてきたよ。ただ、これは仮説なんだ。

ところが、ベンヌの砂からは、塩と同じように水が干上がるときにできる鉱物がいくつも見つかってるんだ。
2つの小惑星で水の失い方が違ったと、論文の著者らはみてるんだよ。