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第２回　水の惑星・奇跡の旅立ち

配付プリント等

• DVD『地球大紀行第１集：水の惑星･奇跡の旅立ち』（約60分）。
  『地球上のクレーターから、地球誕生のドラマを再現。私たちの地球がどのようにして生まれたのか、最新のシナリオに基づいて描く。』
• 同『特典映像：｢衝突の贈り物｣』（約10分）。
  『地球の最初に起きた巨大衝突。月の起源を説明する｢ジャイアント・インパクト｣説を紹介。』
• プリント�@２枚。出席票。
  【1枚目表】（隕石と小惑星帯）
  表9.1、表9.2、表9.3、図9.1、図9.2、表9.5…『教養の地学　改訂版』（186,187,188,189,193p）
  （隕石の固化年代）、（隕石（コンドライト）の化学組成）、（隕石（エイコンドライト）の化学組成）…『理科年表』
  【1枚目裏】（世界地図）
  （全部）…『世界の統計　2000年版』（表紙見返し）
  【2枚目表】（太陽系の構成と形成）
  図1-4、図2-10、図5-14、図6-7…『太陽系と惑星』（4,38,150,183p）
  図1.1、図1.4…『新しい地球史　46億年の謎』（11,24p）
  図5.10…『地球惑星科学入門』（239p）
  【2枚目裏】（地球の形成と地球史）
  図6.10…『新しい地球史　46億年の謎』（150-151p）
  図3.5…『地球惑星科学入門』（112-113p）
  図2.31…『地球進化論』（110p）
• 補足説明：
  �@隕石について：
  　炭素質コンドライト
  �A隕石の故郷：　
  　小惑星帯

地球表面に液体の水がある理由は？ 　液体の水が存在できる温度と圧力条件が適していたためであり、温度は太陽からの距離によって主に決まり（また、温室効果をもつ大気がどれだけ存在できたかも重要）、圧力は惑星の大きさによって主に決まる。つまり、次のような条件が重なったため。 １）地球の太陽から位置している距離が都合のよかった： 　地球よりも内側に位置している金星では、表面は約500℃の高温のために水蒸気は宇宙空間に逃げてしまい、液体の水はほとんど存在できない。 　地球よりも外側に位置している火星では、太陽光強度が小さいために表面は低温であり、液体の水はほとんど存在できない。 ２）地球の質量が水の存在に都合のよかった： 　地球の重力は大気を宇宙空間に逃さない程度に大きい。 　火星は重力も小さく、大気圧は地球の1/150程度で非常に低い。 〔University of Colorado at BoulderのMark Williams氏による『SNOW HYDROLOGY (GEOG 4321): PHASES OF WATER』から〕 水の状態図〔縦軸：温度（K）−横軸：水蒸気圧（mbar）〕に金星（Venus）・地球（Earth）・火星（Mars）の表面環境条件を図示したもの。金星では水蒸気が、火星では水蒸気と氷が、それぞれ安定であり、どちらも液体の水は安定ではない。 〔0℃（摂氏） = 273.15 K（ケルビン）、1 kPa（キロパスカル） = 10 mbar（ミリバール）〕 水の状態図はこちらも参照。

補足説明

全般	地球科学用語については『地球科学用語集』ページを参照。 単位については『単位について』のページを参照。 地質年代については『地質年代表』のページを参照。

• 時間切れで説明していない内容。
  �Bその他：
  　クレーター

• 地球の進化については『地球の進化について』などのページを参照。
• 隕石については『隕石とは』のページを参照。巨大隕石衝突シミュレーション（地球に直径400kmの隕石が72000km／hの速度で衝突したとき）も参照。
• 日本天文学会による天文学用語集、および加藤保美氏による天文用語辞典も参照。
• ※フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』で主な項目について調べることができます。
  ■原始惑星系円盤（Protoplanetary disk）／微惑星（Planetesimal）／
  ■Category:恒星（Category:Stars）／恒星（Star）／Category:太陽系（Category:Solar System）／太陽系（Solar System）／Category:太陽（Category:Sun）／太陽（Sun）／Category:惑星（Category:Planets）／惑星（Planet）／Category:太陽系の惑星（Category:Planets of the Solar System）／Category:地球型惑星／地球型惑星（Terrestrial planet）／木星型惑星（Gas giant）／天王星型惑星／準惑星（Dwarf planet）／Category:準惑星（Category:Dwarf planets）／衛星（Natural satellite）／Category:衛星（Category:Moons）／彗星（Comet）／Category:彗星（Category:Comets）／エッジワース・カイパーベルト（Kuiper belt）／エッジワース・カイパーベルト天体（Kuiper belt）／オールトの雲（Oort cloud）／
  ■Category:天体（Category:Astronomical objects）／天体（Astronomical object）／天体一覧／
  ■Category:隕石（Category:Meteorites）／隕石（Meteorite）／Category:Meteorite types／隕石の一覧（Meteorite fall）／石質隕石／鉄隕石（Iron meteorite）／アエンデ隕石（Allende meteorite）／普通コンドライト（Ordinary chondrite）／マーチソン隕石（Murchison meteorite）／コンドルール（Chondrule）／Chondrite／コンドライト（Chondrite）／炭素質コンドライト（Carbonaceous chondrite）／エイコンドライト（Achondrite）／Category:小惑星（Category:Asteroids）／小惑星帯（Asteroid belt）／小惑星（Asteroid）／小惑星の一覧（List of minor planets）／地球近傍小惑星／火星隕石（Mars meteorite）／月起源隕石（Lunar meteorite）／Category:クレーター（Category:Impact craters）／クレーター（Impact crater）／Category:地球のクレーター（Category:Impact craters on Earth）／
  ■Category:地球（Category:Earth）／地球（Earth）／
  ■Category:地球史／地球史年表（History of the Earth）／
  ■Category:月（Category:Moon）／月（Moon）／ジャイアント・インパクト説（Giant impact hypothesis）／
  ■生命の起源／　　

【太陽系の惑星】

• 〔NASAによるSolar System ExplorationのPlanetsから〕 太陽系の８つの惑星〔一番外側の冥王星（Pluto）は最近はずされた〕： 内側から水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星。

• 同縮尺の太陽（左端）、惑星（上段）、準惑星（Dwarf planet）（下段）。距離は実際と異なる。 〔フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』の『惑星』から〕

• 		水星 Mercury	金星 Venus	地球 Earth	火星 Mars	木星 Jupiter	土星 Saturn	天王星 Uranus	海王星 Neptune
  		地球型惑星 （固体惑星）				木星型惑星 （巨大ガス惑星）		天王星型惑星 （巨大氷惑星）
  太陽からの平均距離（AU）		0.38710 〔0.39〕	0.72333 〔0.72〕	1 〔1〕	1.52368 （軌道長半径） 〔1.5〕	5.20260 〔5.2〕	9.55491 〔9.6〕	19.21845 〔19〕	30.11039 〔30〕
  赤道面での直径 （km）		4,879 〔0.38〕	12,104 〔0.95〕	12,756 〔1〕	6,794 〔0.53〕	142,984 〔11〕	120,536 〔9〕	51,118 〔4〕	49,528 〔4〕
  質量 （×1024 kg）		0.3302 〔0.06〕	4.869 〔0.82〕	5.9736 〔1〕	0.64191 〔0.11〕	1899 〔318〕	568.8 〔95〕	86.86 〔15〕	102.4 〔17〕
  表面温度 （K*）		440 90〜700	737 228〜773	282 184〜333	210 133〜293	152 110〜	143 82〜	68 59〜	53 50〜
  対流圏界面温度 （K*）		−	−	−	−	105	85	54	52
  大気圧 （kPa）		10-13	9321.9	101.325	0.7〜0.9	70	140	−	−
  対流圏界面圧力 （kPa）		−	−	−	−	14	8	10	20
  平均気温 （℃）		−	−	15 -70〜55	-43 -130〜15	−	−	−	−
  大気成分 （％）	CO2 （二酸化炭素）	-	96.5±0.8	0.035	95.32	−	−	−	−
  	N2 （窒素ガス）	-	3.5±0.8	78.084	2.7	−	−	−	−
  	Ar （アルゴン）	-	0.007±0.0025	0.934	1.6	−	−	−	−
  	O2 （酸素ガス）	-	−	20.949	0.13	−	−	−	−
  	H2O （水）	-	0.002〜0.015	<4	〜0.021	0.003±0.002	<0.000002	−	−
  	H2 （水素ガス）	-	−	0.000055	−	89.8±2.0	96.3±2.4	〜82.5±3.3	〜80±3.2
  	He （ヘリウム）	-	0.0012	0.000524	−	10.2±2.0	3.25±2.4	15.2±3.3	19.0±3.2
  フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』の各惑星データ（リンクも）および『比較惑星学（1997）』から。 *　K（ケルビン温度）＝℃（摂氏温度）＋273.15。⇒熱力学温度

【炭素質コンドライト】

• Murchison carbonaceous chondrites (23 gram fragment) 〔New England Meteoritical ServicesによるMeteorlab.comの『Current Lab Photo』の『Allende and Murchison』から〕 コンドライトとは、下記のようなコンドリュールを含む石質隕石であり、隕石の代表的なものである。特に炭素（および水）の多い炭素質コンドライトは、太陽系の起源物質に近いと考えられているため、太陽系の形成に対する重要な情報を与えてくれる。これは1969年にオーストラリアのマーチソン村に落下した（100キログラム以上）マーチソン（Murchison）炭素質コンドライト（Carbonaceous Chondrite）である。

【コンドリュール】

• Chondrules 〔New England Meteoritical ServicesによるMeteorlab.comの『Meteoritics』から〕 コンドルール〔コンドリュール（Chondrule）〕は直径数mm程度であり、一度宇宙空間で熔融したと考えられている。

【小惑星帯】

• The current position of known asteroids within Jupiter's orbit can be found in a real-time Plot of the Inner Solar System at the Minor Planet Center. （NASA/Goddard Space Flight Center） 〔Sol CompanyによるSolStation.comの『Stars』の『Solar System』の中の『Main Asteroid Belt』から〕 小惑星帯（Asteroid Belt）は火星と木星の公転軌道の間に存在し、隕石（Meteorite）の故郷である。数100万の小惑星が存在すると推定されている。

• 小惑星帯　小惑星は主として火星軌道と木星軌道の中間に分布する。このほか、木星軌道上の太陽から見て木星に対して前後60度の位置にトロヤ群と呼ばれる小惑星の集まりが存在する。図の単位は光分（左：光年の分単位）と天文単位（右）。 軌道長半径 6 AU までの小惑星の分布。縦軸は軌道傾斜角。赤い点はメインベルト小惑星。 ウィキペディアによる『小惑星』から 火星は1.5AU付近、木星は5.2AU付近に存在する。赤色部分のメインベルトの他に、木星軌道付近にはトロヤ群（Trojan asteroids：周期約12年）と呼ばれる小惑星群も存在する。これは太陽と木星との間を一辺とする正三角形の一頂点、すなわち両天体の系でのラグランジュ点（Lagrangian point、ラグランジュポイント、L点）に位置する。小惑星帯にある最大のものは、準惑星のケレス（Ceres）であり、直径は約952km、質量9.445×1020kgである（因みに、月は、直径約3,474km、質量約7.348×1022kgであり、直径は月の27％程度で質量は1.3％程度）。

参考

【隕石のフォールとファインドの割合】
　隕石の落下（Meteorite fall）が記録された数と、過去に落下した隕石の発見が記録された数である。石質隕石は地球の岩石と類似するが、隕鉄は非常に異なるため、過去に落下した隕石の発見が記録された数の中の隕鉄の数は多い。これらの量比は、地球などの惑星における量比に近いと言われている。

• 表3-1　隕石のフォールとファインドの割合
  	フォール（falls）		ファインド（finds）
  	数	％	数	％
  石質隕石 　コンドライト 　エコンドライト	８９２ ８２２ ７０	９３.７ ８６.３ ７.４	１０４８ １０２３ ２５	５８.３ ５６.９ １.４
  隕鉄	４９	５.１	６８９	３８.３
  石鉄隕石	１１	１.２	６１	３.４
  合計	９５２	１００.０	１７９８	１００.０
  1992年1月1日現在の集計を示す。なおこの表には、南極大陸で大量に発見された隕石（南極隕石）は含まれていない。（F.Heide & F.Wlotzka 『Meteorites』 Springer-Verlag, 1994, p.67 の資料をもとに作成）

  
  小森（1995）による〔『太陽系と惑星』（48pから）〕【見る→】

【コンドライトの化学組成】
　コンドライト（Chondrite）は、コンドルールを持つ石質隕石であるが、隕石の代表的なものと言える。とくに炭素質コンドライト（Carbonaceous chondrite）は始原的なものとされ、太陽系の誕生に関連する情報を提供してくれるが、下の表のように水も多く含んでいる。

• 表2・1　代表的なコンドライトの化学分析表

  	（1） エンスタタイト・コンドライト	（2） ブロンザイト・コンドライト	（3） ハイパーシン・コンドライト	（4） アンホテライト	（5） 炭素質コンドライト
  SiO2	35.26	37.07	39.29	40.96	28.69
  MgO	17.48	23.62	24.78	25.70	19.77
  FeO	-	9.89	14.96	18.90	21.08
  Al2O3	1.45	2.09	2.49	2.23	2.19
  CaO	0.95	1.75	1.62	1.62	1.92
  Na2O	1.01	0.99	0.93	0.84	0.22
  K2O	0.11	0.07	0.10	0.12	0.04
  Cr2O3	0.47	0.54	0.55	0.59	0.44
  MnO	0.25	0.28	0.33	0.35	0.21
  TiO2	0.06	0.15	0.12	0.18	0.09
  P2O5	0.52	0.34	0.30	0.20	0.32
  Fe	24.13	16.21	6.68	1.46	-
  Ni	1.83	1.65	1.30	0.99	1.18
  Co	0.08	0.10	0.08	0.06	0.06
  FeS	14.20	5.21	6.46	6.36	7.67*
  C	0.43	-	0.18	-	2.78
  H2O	1.17	0.39	-	0.13	12.42
  総計	99.40	100.34	100.17	100.69	99.08
  �認e	33.15	27.20	22.42	20.18	21.25
  Fe/Si （原子比）	1.01	0.79	0.66	0.53	0.80
  Si/Mg （原子比）	1.35	1.05	1.06	1.07	0.97
  FeO/�認e （原子比）	-	0.27	0.52	0.73	0.77
  （1）　Indarch（Wiik, 1956） （2）　Forest City（Mason and Wiik, 1956） （3）　Modoc（Mason and Wiik, 1967） （4）　Nas〔aの頭に¨〕（Mason and Wiik, 1964） （5）　Murray（Wiik, 1956） *　炭素質コンドライトに含まれるSはFeSではなくSO42-の型をとっている。

  
  小沼（1987）による〔『宇宙化学』（16p）から〕【見る→】