地球の核の炭素は太陽系外縁部からもたらされた可能性(Earth’s ‘core carbon’ may have come from the far reaches of the solar system)

2026-11-09 イェール大学

米国のイェール大学とコロンビア大学などの国際研究チームは、地球中心核に存在する炭素の同位体組成を初めて観測的に推定し、その起源が太陽系外縁部にある炭素質コンドライト隕石に由来する可能性を明らかにした。研究チームは、ハワイのキラウエア火山などの溶岩に含まれるメルト包有物(結晶内部に閉じ込められたマグマの微小な液滴)を分析した。特に、地球深部の核・マントル境界に起源を持つと考えられるマントルプルーム中央部の試料から、炭素13の割合が高い特徴的な同位体シグナルを検出した。これを核からマントルへ移動した炭素の痕跡と解釈した。分析結果は、地球中心核の炭素が、内側の太陽系に存在した炭素に乏しい岩石質物質ではなく、水や有機物を豊富に含む外側の太陽系由来の炭素質コンドライトと整合することを示した。研究チームは、これらの隕石が地球形成の最終段階に衝突・供給されたことで、炭素が中心核に取り込まれたと考えている。本成果は、地球の揮発性元素の起源や惑星形成過程の理解を進展させるものである。

地球の核の炭素は太陽系外縁部からもたらされた可能性(Earth’s ‘core carbon’ may have come from the far reaches of the solar system)
Photomicrograph of analyzed melt inclusion. Credit: Yves Moussallam

<関連情報>

核には同位体的に重い炭素が含まれている Isotopically heavy carbon in the core

Yves Moussallam, Damanveer S. Grewal, Guillaume Georgeais, +7 , and Matthew G. Jackson
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:November 9, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2610912123

Abstract

Constraining the origin of Earth’s carbon requires knowing the isotopic composition of the core—a geochemical signature long presumed to be beyond observation for the planet’s largest carbon reservoir. Here, we report high-precision δ13C measurements from Hawaiian plume melt inclusions entrapped before significant degassing and sampling distinct mantle sources. Melt inclusions from shield-stage lavas, interpreted to sample the plume’s central axis, inferred to be rooted in the core–mantle boundary thermal boundary layer, converge toward a primary δ13C signature of –1 ± 2‰. In contrast, melt inclusions from rejuvenated-stage lavas, derived from entrained mantle at the plume’s periphery, record a normal mantle source signature of –7 ± 2‰. We interpret the uniquely 13C-rich shield-stage signature as the isotopic fingerprint of carbon exchanged from the core into the mantle. Our results point to 13C-rich carbonaceous chondrites as the primary source of Earth’s carbon.

1702地球物理及び地球化学
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