探査車「オポチュニティ」が火星で発見した、鉄を主成分とする大量の丸い粒「ブルーベリー」の形成メカニズムが、地球上に見られる表面が鉄で覆われた丸い岩塊と同じである可能性が高いことが明らかになった。

【2018年12月12日 名古屋大学】

2004年にNASAの探査車「オポチュニティ」によって、火星のメリディアーニ平原の地層中から、鉄を主成分とする青黒っぽい色をした5mmほどの丸い粒が大量に発見された。この粒は色や形状から「ブルーベリー」と呼ばれている。

ブルーベリーと形状や組成が類似する、表面が鉄で覆われた丸い岩塊「球状鉄コンクリーション」は、米国ユタ州の地層にも見られる。類似性が見られる両者の鉄コンクリーションの形成メカニズムがわかれば、火星の環境を知る手がかりになる。

■米国ユタ州（左）と火星のメリディアーニ平原の地層中に見られる球状鉄コンクリーション（提供：名古屋大学プレスリリースより、（右）NASA/JPL－Caltech/Cornell University）
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名古屋大学博物館の吉田英一さん、高知大学理工学部の長谷川精さんたちの研究グループは、ユタ州で調査を行い、もともと炭酸カルシウム（CaCO3）コンクリーションだったものが、化学反応によって鉄コンクリーションに置き換わったことを解明した。また、モンゴルのゴビ砂漠の地層からも同様の鉄コンクリーションを発見し、同じメカニズムで形成されることを確かめた。

まず、吉田さんたちはユタ州とモンゴルでの調査で、3段階に状態が異なるコンクリーションが存在することを確認した。炭酸カルシウムコンクリーションだけが見られるもの（ステージ1）、炭酸カルシウムの外側に褐鉄鉱（ゲーサイト：FeO(OH)）の皮膜が形成されているもの（ステージ2）、炭酸カルシウムが内側にわずかに含まれ、外側に厚い褐鉄鉱の殻が形成されている鉄コンクリーション（ステージ3）だ。


■米国ユタ州（左）、モンゴル・ゴビ砂漠（中）、火星・メリディアーニ平原（右）の地層中に見られる、球状の炭酸カルシウムコンクリーションと鉄コンクリーション。上から順にステージ1、2、3へと段階的に炭酸カルシウムから褐鉄鉱の皮膜に置換していく様子が見られる（提供：名古屋大学プレスリリースより、以下同）
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さらに、各ステージのコンクリーションをX線で解析したところ、炭酸カルシウムコンクリーションが段階的に鉄コンクリーションに置き換わったことがわかった。


■X線顕微鏡による元素マッピング分析から、カルシウムと鉄の濃度分布を解析した結果。炭酸カルシウムの球状コンクリーションが溶解し、褐鉄鉱の殻を持つ鉄コンクリーションに段階的に変化していく様子がわかる
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以上のことから、鉄コンクリーションの形成メカニズムは次のようなものと考えられる。

１地下水の蒸発等によって、炭酸カルシウムコンクリーションが砂漠の地層である赤色砂岩中に形成される（ステージ1）。

２地層中に鉄分を溶かす酸性流体（地下水）が浸透し、炭酸カルシウムコンクリーションの表面で中和反応が起こり、鉄（褐鉄鉱）の被膜が沈殿する（ステージ2）。

３炭酸カルシウムの溶解と鉄の沈殿が続き、鉄の殻と砂岩の内部からなる球状鉄コンクリーションが形成される（ステージ3）。

■球状コンクリーションの形成メカニズムの概念図
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続きはソースで

アストロアーツ
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10354_concretion