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小惑星は「太陽系の化石」と呼ばれます。地球の岩石はプレートの動きで溶け、水で変わり、地下の圧力で組み替えられてきましたが、小惑星やその母天体はそうした力をほとんど受けず、46億年前の太陽系ができたころの記録を残しているからです。はやぶさ2が2020年に持ち帰ったリュウグウの砂も、太陽系の最初期にできた天体の生き残りで、太陽系ができたときの元素の組み合わせをよく保った「始原的」な物質だと考えられています。
ところが、この砂には始原的という言葉と合わない顔があります。できたあとに水と強く反応していて、もとの鉱物の多くが別の鉱物に変わっているのです。岩石が水と反応すれば、元素は水に溶けて動きます。それなら元素の組み合わせも変わってしまうはずなのに、リュウグウや一部の炭素質隕石は、強く水と反応したのに太陽系初期の元素組成を保っている。この食い違いは宇宙化学で長く謎とされてきました。
2026年9月に Communications Earth & Environment に載った論文は、この謎を解く手がかりになる物質を、リュウグウの砂と炭素質隕石の中に見つけたと報告しています。筆頭著者は金沢大学の修士課程の学生、奥村玲音さんです。研究を率いたのは同大学の環日本海域環境研究センターの福士圭介教授と、東京大学の高橋嘉夫教授で、海洋研究開発機構（JAMSTEC）、広島大学、高輝度光科学研究センター（JASRI・NanoTerasu）、高エネルギー加速器研究機構（KEK）、東京科学大学が加わっています。
粘土のような基質は、何でできているのか
リュウグウの砂や炭素質隕石を顕微鏡で見ると、大部分は細かい粒がぎっしり詰まった「基質」でできています。この基質の主成分は、マグネシウムに富んだ含水ケイ酸塩、ざっくり言えば粘土に近い鉱物で、水との反応でできたものです。これまでの研究では、基質は蛇紋石とサポナイトという2種類の層状ケイ酸塩が混ざったものだと解釈されてきました。どちらも地球で、岩石が水と反応してできる鉱物として知られています。
ただ、著者らが指摘するように、リュウグウの基質の鉱物学的な特徴は、地球でよく結晶した蛇紋石やサポナイトのそれとは完全には一致していませんでした。しかも基質には、水で変わりきった成分と、あまり変わっていない成分が、同じ場所に同居しているように見えます。小惑星の内部が場所ごとにまったく違う水環境だったと考えるのは無理があるのに、同じ基質の中に違う条件でできたはずの成分が混ざっている。宇宙化学者を悩ませてきた問いです。
放射光の X 線で見えた「見えない物質」
研究チームは、兵庫県の大型放射光施設 SPring-8 と茨城県の KEK フォトンファクトリーの強力な X 線を使い、マグネシウムの K 吸収端 XANES という方法で基質を調べました。X 線を当てたときの吸収のしかたから、マグネシウム原子が周りの原子とどう結びついているかを読み取る方法です。リュウグウの砂と炭素質隕石の基質で測ったスペクトルを、さまざまなマグネシウムを含む含水ケイ酸塩の標準試料のスペクトルと比べました。
結果は、基質のマグネシウムの環境が蛇紋石やサポナイトだけでは説明できず、低結晶性のマグネシウムケイ酸塩水和物（M-S-H）に似た成分がかなりの割合を占める、というものでした。M-S-H は結晶としての秩序が低く、通常の X 線回折では姿が見えにくい物質です。Universe Today が載せた福士教授の模式図では、従来の描像が「蛇紋石とサポナイトの結晶の粒がすき間なく詰まった基質」だったのに対し、新しい描像では「低結晶性の M-S-H が基質の大半を占め、蛇紋石やサポナイトはその中に点在する脇役」になっています。
組成が違っても、同じ水の中にいられる
ここからが、この研究の中心です。M-S-H はマグネシウムとケイ素をさまざまな割合で含むことができる物質です。ふつう、物質の組成が違えば、それぞれが安定に存在できる水の条件も違います。だから「組成の違う成分が同居している」なら「違う水環境があった」と考えたくなるわけです。
ところが研究チームが M-S-H の水への溶けやすさを室内実験と既存のデータで調べると、組成の違う M-S-H でも、同じような水環境のもとで存在できることが分かりました。「M-S-H がとくに興味深いのは、マグネシウムとケイ素の比を広い範囲で受け入れられることです。この柔軟さが、母天体の中にもともとあった化学的な違いを消さずに、水と岩石の反応が進んだしくみを理解する鍵かもしれません」と、責任著者の福士教授は Universe Today に話しています。
つまり、小惑星の中で最初に沈殿したのが M-S-H で、それがあとから蛇紋石やサポナイトのような鉱物に変わっていったと考えれば、場所ごとに違う組成の粘土鉱物があっても、場所ごとに違う水環境を仮定する必要がありません。論文はこれを「局所的な組成ごとに別々の水環境を必要とせずに、幅広い組成の変化を生み出せる枠組み」と表現しています。強く水と反応したのに、始原的な元素組成が保たれている。その両立を、物理化学の側から説明する土台ができたことになります。
リュウグウだけの話ではない
この結果はリュウグウに限りません。研究チームは炭素質隕石の基質にも同じ分析を行い、やはり M-S-H に似た成分が広く存在することを示しました。地球に落ちてくる炭素質隕石の基質の多くが、これまで考えられていたような結晶質の粘土鉱物の集まりではなく、結晶になりきらない物質を土台にしているのかもしれない、ということです。
なぜ今まで見過ごされてきたのか。M-S-H は準安定で結晶性が低いため、鉱物の同定に使われる通常の X 線回折ではとらえにくいからです。放射光の X 線で原子のまわりの環境を直接見る方法を使って、初めて「見えない物質」として浮かび上がりました。
はやぶさ2のサンプルは、地球に帰ってからほぼ6年たった今も新しい結果を出し続けています。そして JAXA の火星衛星探査計画 MMX は、2026年10月に打ち上げられ、火星の衛星フォボスのサンプルを持ち帰る旅の途中にあります。帰ってくるのは2031年の予定です。リュウグウで見つかった「見えない物質」の考え方が、次のサンプルでも使えるのかどうか。答えが出るのはもう少し先になります。
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出典
Okumura, R., Oya, H., Inoue, K. et al. (2026). Pervasive poorly crystalline Mg-rich hydrous silicate material in C-type asteroid matrices. Communications Earth & Environment. https://doi.org/10.1038/s43247-026-03958-2
東京大学大学院理学系研究科・理学部 プレスリリース：リュウグウや炭素質隕石で見つかった「見えない物質」——太陽系初期の記録が守られた謎を解く手掛かりに（2026年9月17日） https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/11233/
Universe Today: Researchers May Have Solved a Puzzling Contradiction in the Ryugu Sample（2026年11月2日） https://www.universetoday.com/articles/researchers-may-have-solved-a-puzzling-contradiction-in-the-ryugu-sample
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