太陽系の「⽯のタイムカプセル」の“模様”を数値計算で再現︕ 〜⼩惑星や隕⽯に含まれる不思議な形をした鉱物の結晶成⻑過程の解明へ〜

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2025-06-26 名古屋市⽴⼤学,東北⼤学,⽴命館⼤学,北海道⼤学

名古屋市立大学や東北大学、北海道大学などの研究チームは、小惑星や隕石に含まれる球状粒子「コンドリュール」内の特異な鉱物「棒状カンラン石」の結晶成長を、数値シミュレーションで世界で初めて再現した。急冷する溶融コンドリュール内で結晶が成長する過程をフェーズフィールドモデルで解析し、従来より速い冷却速度(1秒あたり1℃以上)が必要であることを突き止めた。これは太陽系初期の物質進化や惑星形成の理解を深める成果であり、今後はISSでの実験と連携した検証が予定されている。

太陽系の「⽯のタイムカプセル」の“模様”を数値計算で再現︕ 〜⼩惑星や隕⽯に含まれる不思議な形をした鉱物の結晶成⻑過程の解明へ〜
図 1︓(a)コンドリュールに含まれる棒状カンラン⽯。⽩い部分がカンラン⽯の結晶である。(b)棒状カンラン⽯の模式図。コンドリュール周囲を取り巻くリムと、その内部にほぼ平⾏に並ぶ多数のバーで特徴付けられる。リムとバーは別々の結晶ではなく、単⼀の結晶である。(c)数値シミュレーションによって再現された棒状カンラン⽯に類似した結晶成⻑パターン(模様)。

<関連情報>

棒状カンラン石コンドリュールの形成を解読する: 数値再現の実現 Decoding the formation of barred olivine chondrules: Realization of numerical replication

Hitoshi Miura, Tomoyo Morita, Tomoki Nakamura, Kana Watanabe, […] , and Chihiro Koyama
Science Advances  Published:23 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adw1187

Abstract

Millimeter-sized silicate spherules embedded in primitive meteorites, namely, “chondrules,” are the primary solid component of the early solar nebula. They exhibit distinctive solidification textures, formed through rapid cooling from a molten state. The formation conditions of these textures have primarily been inferred on the basis of dynamic crystallization experiments; however, the theoretical verification of the solidification process has been largely neglected. Here, we conducted numerical simulations of the solidification of chondrule melt and successfully reproduced a crystal growth pattern resembling a typical barred olivine chondrule texture. This pattern emerged under conditions of rapid cooling, exceeding 104 kelvins hour−1, which is substantially larger than those inferred experimentally. These results suggest that theories of chondrule formation in the nebula, which have been developed based on experimental results, should be reexamined.

1701物理及び化学
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