太陽系惑星と月はどうできたか

太陽系は分子雲の中で形成されました。46億年前、近くの超新星の衝撃波が原始太陽系星雲の崩壊を引き起こし、やがて太陽が点火し、そのまわりで惑星が層を重ねるように成長し、月は巨大衝突から生まれました。原始太陽系星雲の崩壊から、40億年前に地球の表面が冷えて、何百万年も雨が降り続けて原始の海ができるまでに、8つの重要な出来事があります。

この時代は90億年から97億年まで続き、私たち自身の宇宙の小さな一角を扱います。

8つの出来事

• 46億年前・原始太陽系星雲の崩壊：近くの超新星の衝撃波が崩壊を引き起こす。
• 45.7億年前・太陽の点火：中心核の温度が1500万度に達する。
• 45.6億年前・雪線：雪線の外側では、氷の物質が凝結する。
• 45.5億年前・木星の形成：巨大惑星が軌道上を一掃する。
• 45.4億年前・原始地球：溶けた岩の球。
• 45億年前・テイア衝突：衝突でできた破片が月をつくる。
• 41億年前・後期重爆撃：彗星と小惑星が水を運んでくる。
• 40億年前・原始の海：表面が冷え、何百万年も雨が降る。

太陽系の誕生の痕跡

隕石中のアルミニウム26の崩壊生成物は、太陽系が生まれたまさにそのとき、近くで星が死んでいたことを示しています。論文のタイトルは「化石か燃料か」と問いかけています（Lee, Papanastassiou and Wasserburg, The Astrophysical Journal Letters, 1977）。地球の年齢はどれくらいでしょうか。隕石中の鉛の同位体から、約45.5億年という値が得られます。鉛による汚染を取り除くため、この研究者はのちに、有鉛ガソリンの禁止を後押しすることにもなりました（Patterson, Geochimica et Cosmochimica Acta, 1956）。

月と惑星

コンピューターシミュレーションによると、火星サイズの天体が地球に斜めに衝突し、その破片が集まって月になりました（Canup and Asphaug, Nature, 2001）。火星はなぜこれほど小さいのでしょうか。木星が内側へ移動し、その後土星に引き戻され、その途中で火星の材料を食べてしまったのです（Walsh et al., Nature, 2011）。

水はどこから来たか

巨大惑星の軌道が激しく再配置されたことで、多くの小天体が内側の太陽系に放り込まれ、後期重爆撃を引き起こしました。これがニースモデルです（Gomes, Levison, Tsiganis and Morbidelli, Nature, 2005）。ただし、液体の水はそれより早く現れていたかもしれません。砂粒ほどのジルコン結晶から、地球は形成されてわずか約1億5000万年後に、液体の水をもっていたかもしれないことがうかがえます。論文のタイトルは、44億年前の大陸地殻と海の存在の証拠について語っています（Wilde, Valley, Peck and Graham, Nature, 2001）。

この証拠を年表と比べると、興味深い違いがわかります。年表は原始の海を40億年前に置いていますが、ジルコンの研究は液体の水の出現を44億年前まで遡らせます。同様に、隕石から求めた地球の年齢の約45.5億年は、年表の原始地球の45.4億年前とそれほど違いません。年表はたどりやすいおおよその順序を示していて、正確な年代は研究が更新されるにつれて変わります。

太陽系だけではない

ペガスス座51番星のまわりで巨大惑星が見つかり、4日で主星を回っていました。太陽系だけが唯一の存在ではなくなり、発見者はこれにより2019年のノーベル賞を受賞しました（Mayor and Queloz, Nature, 1995）。ケプラー望遠鏡は空の一角を見つめ続け、惑星が主星の前を横切るときのわずかな減光から新しい世界を探し、数千個を発見しました（Borucki et al., Science, 2010）。1つの小さな赤色矮星のまわりには、地球サイズの7つの惑星が寄り集まっていて、そのうちのいくつかには液体の水があるかもしれません（Gillon et al., Nature, 2017）。

原典を読むには？ 次のタイトルで検索してください

• Lee et al. (1977): Aluminum-26 in the early solar system: Fossil or fuel?
• Patterson (1956): Age of meteorites and the earth
• Canup and Asphaug (2001): Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation
• Walsh et al. (2011): A low mass for Mars from Jupiter's early gas-driven migration
• Gomes et al. (2005): Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets
• Wilde et al. (2001): Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago
• Mayor and Queloz (1995): A Jupiter-mass companion to a solar-type star
• Borucki et al. (2010): Kepler planet-detection mission: introduction and first results
• Gillon et al. (2017): Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1

ゲームでの表現

ゲームでは、太陽系の時代の期間は「90億〜97億年」で、資源は微惑星です。ジェネレーターは分子雲、原始惑星系円盤、微惑星の衝突、原始惑星で、おおよそ「雲が円盤になり、円盤の中の小天体が衝突して成長し、最後に惑星になる」という順序です。