海王星より外側にあるカイパーベルトは、太陽系の初期の姿を残した氷の天体が集まる領域です。NASAのリンゼイ・ケラー氏らの研究チームは、NASAの航空機が地球の成層圏で採集した12個の微小な惑星間塵(IDP)を分析し、この領域に「重い酸素をもつ水」の貯蔵庫があった可能性を示しました。成果は科学誌『Science Advances』に掲載されています。
酸素には、中性子が8個、9個、10個の3種類の安定な同位体があります。重い酸素を含む「重い水」は、ある原始的な隕石の鉱物や彗星67Pから見つかっていましたが、太陽系の外側に特に多いのかどうかは分かっていませんでした。NASAの探査機ジェネシスは、太陽には地球や多くの隕石より軽い酸素が多いことを示しており、その裏返しとして、外側の氷には重い酸素の水が多いのではないかと考えられていました。
対象の塵は、太陽からの高エネルギー粒子が刻んだ「傷」が非常に多く、カイパーベルト由来である可能性が強いとされます。電子顕微鏡による観察、化学分析、酸素同位体の測定の結果、水と反応してできた粘土鉱物が確認され、その酸素同位体の組成は、よく知られた水質変成を受けた隕石とは異なっていました。別の水源があったことを示唆しています。
水そのものは直接測れないため、化学的な計算で、塵を変質させた元の水の酸素18と酸素16の比が、地球の海水の基準より約15%高かったと見積もられました。研究チームはこれを、モデルに基づく上限の見積もりとしています。
さらに、内側と外側の太陽系から来た塵に化学的な違いがあることから、遠方の貯蔵庫の物質は太陽系の内側とはあまり混ざらなかったとみられます。研究チームは、土星(おそらく天王星と海王星も)が両者を隔てた可能性を挙げています。シミュレーションでは、初期の数百万年のうちに土星の軌道の外側に圧力のこぶができ、内側へ流れ込む粒子を遅らせたり止めたりしたと予測されています。
出典: Phys.org「Space dust particles point to ancient heavy-oxygen water reservoir in the Kuiper belt」(2026年11月12日)