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太陽系の黄金の謎 ~地底に埋蔵されるダイヤモンド~

太陽系の黄金の謎 ~地底に埋蔵されるダイヤモンド~科学
太陽系の黄金の謎 ~地底に埋蔵されるダイヤモンド~

 

人々をその美しさで魅了して止まない、黄金とダイヤモンド。地球上ではともに希少な存在とされていますが、黄金は宇宙に、ダイヤモンドは地底に膨大な量が存在している事が、様々な研究結果によって判明しています。

太陽系に存在する黄金は、どのようにして形成されたのか?どういった方法で、地底に眠るダイヤモンドの調査を行ったのか?

今回は、そんな2つの物質を巡る 最新の研究結果について考察していきましょう

 

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宇宙に存在する黄金

黄金は、その希少性と美しさからあらゆる時代において、人々を惹きつけ高い価値で取引が行われてきました。現在においても、その相場は上昇を続けています。

しかしながら、宇宙に目を向けると、黄金は潤沢に存在しています。その宇宙に存在する黄金についての研究が進められていますが、調査が進めば進むほど謎は深まっていっているようです。

 

太陽系に存在する黄金生成の2つの説

金は元素であるため、これまで誰一人として錬金術を完成させられなかったことからも分かるように、通常の化学反応により作り出すことは不可能です。

金を作り出すためには、陽子79個と中性子118個を結合し、原子核を生成する必要があります。つまり、核融合反応を起こす必要があるのです。

地球上や太陽系に存在する黄金は、当然、なんらかの核融合反応によって 生成されたものであることになります。

現時点では、その生成過程の最も有力な仮説として 中性子星の衝突があげられており、超新星の爆発が もう一つ仮説とされています。

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中性子星衝突説

中性子星が衝突し、陽子と中性性の融合が起こって 原子核を形成し、金が作り出され、その金が宇宙に拡散されるとする説が 中性子星の衝突と言われています。

この説の問題点としては、中性子星の衝突が発生する確率が非常に低いという点があげられています。正確な発生確率の計算は困難ですが、実際にその衝突が観測されたのは、歴史上でたった1回のみです。

天体物理学を扱う学術雑誌 The Astrophysical Journal  掲載された、イギリスのハートフォードシャー大学の 小林千明氏らの研究による推定では、中性子星の衝突で生成される金の量では、太陽系に存在している量には全く足りないということです。

 

超新星爆発説

もうひとつの説とされている 超新星の爆発は、高速回転する星が爆発する事で発生する、磁気回転超新星爆発という種類の超新星爆発です。

通常の超新星爆発であれば、ブラックホールが発生してしまい、核融合により作り出された金は 吸い込まれて消滅してしまうため、磁気回転超新星爆発が その説とされています。

磁気回転超新星爆発では、星が強力な磁場により破壊され、爆発の瞬間に 外側と内側が反転します。

その反転時に、金の原子核が含まれた 高温物質のジェットが放出されて、宇宙に金が拡散されるというのが、超新星爆発説です。

しかしながら、核融合により金が作り出される星は希少な存在で、さらに その星が爆発して 宇宙に金を拡散する確率は 限りなく低く、この説についても 発生確率という点で 疑問符が付けられています。

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2つの説では解明されなかった黄金の謎

アメリカ合衆国 ミシガン大学の イアン・ロデレール氏は 第三者として、先に述べた 小林氏らの研究について、化学物質生成や銀河の進化に関するモデル構築時に 膨大な量のデータを参照している点が優れていると評価しています。

これまでにも、中性子星の衝突では 太陽系の金の生成過程を証明できないと主張した科学者はいたが、その根拠としているデータの量が 今回の研究とは比較にならないということです。

研究で採用されたデータ範囲は 徹底して検討されており、陽子6個と中性子6個で構成される 炭素12といった 非常に軽いものから、陽子92個と中性子146個で構成される ウラン238といった重量のあるものまで、通常であれば採用されない原子についても採用されています。

この小林氏らの研究結果により、宇宙における金の生成の謎はより一層深まってしまい、太陽系の金の生成過程について、現時点では決定的な仮説は存在していません。

現在想定されていない新たな仮説が必要なのか、それとも 中性子星衝突による 金の生成量の別角度からの計算が必要なのか、この件に関する研究は今後も続いていくことになるでしょう。

 

地球に埋蔵されたダイヤモンド

黄金とならび、その希少性と美しさが特徴とされるダイヤモンドですが、実は その希少性は流通の規制により人工的に作り出されたものであるという説が 以前からありました。

この説に関連して、アメリカ合衆国 マサチューセッツ工科大学、ハーバード大学、カリフォルニア大学バークレー校などの研究チームが、音波を利用した最新の調査方法により、地底に埋蔵されているダイヤモンド量の測定を実施しました。

この調査では、ダイヤモンドの埋蔵量は1000兆tを上回るという測定結果が得られたと発表されています。

マサチューセッツ工科大学の ウルリッヒ・ファウル氏によれば、この調査結果は、ダイヤモンドが地質学的なスケールから見た場合、特殊なものではなく 比較的一般的な物質であることを示しているとのことです。

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クラトンの音波調査結果

この調査で発見されたダイヤモンドは、大陸地殻のプレート中央に存在する、322kmにも渡る 逆三角形の形をした クラトンと呼ばれる巨大な 岩盤層の中にあります。

岩石の構成等により 移動速度が変化する音波の性質を利用した調査の結果、クラトンの下層部は その体積の1%から2%程度がダイヤモンドで構成されていることが判明しました。

この構成比のパーセンテージに クラトン下層部の総体積を掛け合わせて求めたものが、先程述べた1000兆tを上回るという数量です。

この調査結果については、あらゆる可能性の検証を行ったが、妥当な説明として結論づけるに至ったと ファウル氏は述べています。

なお、この調査によりダイヤモンドは膨大な埋蔵量を有していることが判明しましたが、その埋蔵深度は145kmから241kmと推定されています。

残念ながら、現在の人類の技術では、その 地底奥深くに 埋蔵されたダイヤモンドを発掘することは不可能です。

 

ポピガイクレーターのダイヤモンド

別の調査では、ロシアのシベリア地帯に存在する ポピガイクレーターに、世界供給量の3000年分にあたる1兆カラット以上のダイヤモンドが存在することが判明したと発表されました。

ポピガイクレーターは、約3500万年前に小惑星の隕石が衝突したとされているもので、10000ヘクタールに及ぶ インパクトゾーンを有するクレーターです。

少なくとも1970年代の時点では、ロシア政府は既にこのクレーター内のダイヤモンドのことを把握していたといわれています。

しかしながら、ダイヤモンド価格の変動抑制のため、この事実は長らくロシア政府内で機密事項とされていました。

そのようなポピガイクレーターですが、現在では、政府が実施している ノボシビルスク研究所によるクレーター内の調査と平行して発掘作業も進められています。

シベリアで産出されるダイヤモンドの硬度は、通常のダイヤモンドの2倍にも至るため、工業用研磨機や科学機器への利用に適しており、産出されたダイヤモンドの多くはベルギーやイスラエル、アメリカ等へ輸出されています。

それまでは、ロシアのダイヤモンド鉱山の代名詞と言えば ヤクーチア鉱山でしたが、ポピガイクレーターの産出量は その1000倍にも及ぶということで、今後このクレーターの発掘状況に注目が集まるのは必至です。

 

いかがでしたか?
今回は黄金とダイヤモンドに対する最新の調査について、説明させていただきました。太陽系に存在する金の生成過程については、まだまだ謎に包まれている状況です。ダイヤモンドについては、地中に莫大な埋蔵量が存在していることも判明していますが、その発掘には まだまだ技術革新が必要ということです。金の生成過程の謎が解明され、ダイヤモンド発掘の技術革新がなされたとき、誰もが黄金やダイヤモンドを手にすることができる世界が訪れるのかもしれません。
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