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落雷によって、これまで地球上で発見された事のない新たな物質が生成された

フロリダ州西海岸の木に落ちた稲妻から、地球上ではこれまで発見された事のない新たなリンの物質が発見された。この物質は、宇宙鉱物と地球上の鉱物のギャップを埋める、まったく新しい鉱物グループである可能性があるという。

この物質は亜リン酸カルシウム(CaHPO3)とほぼ一致し、超高温の稲妻が標的の根元の砂と反応してできた「結晶」である閃電岩(フルグライト)の中に閉じ込められていたことが分かった。

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ニューポートリッチー産の閃電岩 (Credit: Matthew Pasek)

「雷の化石」と呼ばれる事もある閃電岩は、ある種の砂、シリカ、岩に雷が落ちたときによく発生する。しかし、このような構造物の中に、これほどユニークなものが隠されていることは、あまりない。

「この物質が地球上で自然に発生するのを見たことがありません。これに似た鉱物は隕石や宇宙で見つかることがあるが、これと同じ物質を見たことはないのです」と、南フロリダ大学の地球科学者のMatthew Pasek教授は声明で述べている。

この閃電岩は、ニューポートリッチーの住宅所有者が最初に発見し、価値があると判断した彼らは、それを売ることにした。Pasek教授はそれを購入し、イタリアのフィレンツェ大学で鉱物学と結晶学の教授を務めるLuca Bindi氏と共同研究を行った。

その結果、これまでの記録にはない、カラフルで結晶性の高い物質が発見された。検査の結果、CaHPO3という式で、微量の鉄が含まれていることが判明した。しかし、リンは通常、酸化状態が大きく異なる2種類の元素から構成されている:リン酸塩の場合は+5、金属リン化物の場合は-1だ。閃電岩では、リンの酸化状態が+3であり、これまで天然の鉱物では観測されたことがないのだ。更に、閃電岩には、リン化物も含まれている。

さらに、共著者のTian Feng博士は、1,000℃の高温で加熱したにもかかわらず、実験室でこの材料を再現することが出来なかったと述べている。このことから、3倍の酸化を達成するには、非常に精密な条件が必要であると考えられる。閃電岩に含まれる鉄やケイ素に触れても、その効果は得られなかった。雷は同じ場所に2度落ちないというのは迷信だが、同じような方法で雷が落ち、同じような変態を起こすことがどれほどあるかはまだわかっていない。

とはいえ、この無名の製品は、珍しい珍品以上のものである可能性がある。「これまでの研究者たちは、リン酸塩の雷還元が初期の地球で広く行われていたことを示しています」とFeng氏は言う。しかし、Pasek氏が研究した閃電岩は、かつてもっと一般的だったものの代表である可能性があり、生命が誕生した頃の地球の状況を知る手がかりになるかも知れない。

さらに、隕石に含まれる鉱物と類似していることから、隕石の形成の手がかりになる可能性もある。

この閃電岩にはもう一つ興味深い点があり、著者らはリンよりも先にそれに気づいたのである。多くの閃電岩は金属やケイ素の球体を含んでいるが、今回のの標本では、その大きさがこれまで見た中で最大の球体の約10倍もある。

著者らは、雷によって酸化鉄に覆われた根が燃焼してできたものと考えている。その結果、リン酸カルシウムを部分的に還元する一連のプロセスが始まったという。しかし、この生成物を再現できなかったことは、このプロセスに関する理解が不完全であることを示唆している。

Pasek氏とBindi氏は現在、この物質をさらに調査して、正式に鉱物と宣言できるかどうかを判断することを計画している。


論文

参考文献

研究の要旨

アパタイトなどのリン酸塩鉱物は、地表の鉱物に含まれるリンの主要な形態であることが多い。リン酸塩は、雷や衝突などの高エネルギーイベント時にリン化物に還元されることがあります。ここでは、金属リン化物の形成に加えて、米国フロリダ州ニューポートリシー産のフルグライトにおいて、雷によって新たな化合物が形成されたことを明らかにする。木の根の周りの砂が雷によって融合して形成された鉄珪化物を主体とする球体中に、理想的にはCaHPO3であるリン酸カルシウム系物質が見出された。この亜リン酸塩は、地質試料中のリン化物とリン酸塩の中間のリン酸化状態を持ち、リンが部分的に酸化還元状態を変化させる他の高エネルギー事象に関連する可能性があり、この亜リン酸と同様の物質が、リンの生物地球化学サイクルの一部を構成する亜リン酸の源である可能性を示唆している。

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