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宇宙には「ダイヤモンドの惑星」がたくさんある…最新の研究で明らかに

ダイヤモンドアンビルセル。2つの金床型のダイヤモンドでサンプルをはさみ、超高圧で圧縮する装置。

加圧実験などに使用する装置、ダイヤモンド アンビル セル。2つの鉄床型のダイヤモンドで試料をはさみ、超高圧で圧縮する。

Shim/ASU

  • 「ダイヤモンド惑星」には、ダイヤモンドがあふれるほど存在するかもしれない。
  • そのような惑星の存在を検証するために、炭素が豊富な惑星に存在すると考えられている炭化ケイ素を、超高圧・超高温の環境下に置く実験が行われた。
  • その結果、水を含ませた炭化ケイ素はダイヤモンドと二酸化ケイ素に変わることがわかり、ダイヤモンド惑星が存在する可能性が示された。
  • ダイヤモンド惑星は、実際に発見することは難しいかもしれないが、宇宙には数多く存在する可能性があると研究者は考えている。

地球上でダイヤモンドが貴重なものとみなされるのは、その存在が非常に希少だということも理由の一つだ。この惑星のダイヤモンド含有率は0.001%しかないのだから。だが、他の惑星では、ダイヤモンドが普通の岩石と同様にありふれた存在かもしれない。

Planetary Science Journalに掲載された新たな論文によると、酸素に対する炭素の比率が高い惑星、いわゆる「炭素惑星」は、水を含んでいる場合に大量のダイヤモンドが形成される可能性があるという。

研究を行ったアリゾナ州立大学とシカゴ大学のチームによると、地球の中心部のように高温、高圧の環境下では、惑星によっては地中で膨大な量のダイヤモンドを生成している可能性がある。実際にそれほど多くのダイヤモンドの素材を含む惑星があるということだ。

「我々の天の川銀河には約1000億個の惑星があり、宇宙には1000億個の銀河がある」と、論文の筆頭著者であり、アリゾナ州立大学のSchool of Earth and Space Explorationの大学院生助手を務めるハリソン・アレン=サター(Harrison Allen-Sutter)はBusiness Insiderに語った。

「仮にダイヤモンドの惑星が10億に1個しかないとしても、宇宙は計り知れないほど広がっているので、何兆個ものダイヤモンドの惑星が存在する可能性がある」

炭素惑星は、地球よりはるかに多くの炭素を含有し、コアの近くには炭素とケイ素が結合した炭化ケイ素が融けた状態で存在しているとも考えられている。

研究者が炭素惑星のこのような条件を研究室でシミュレートした結果、温度と圧力が極限まで高まり、そこに水があれば、炭化ケイ素は二酸化ケイ素と高圧縮された炭素の結晶、すなわちダイヤモンドに変化することが確認された。

ダイヤモンドと二酸化ケイ素を主要な鉱物とする炭素惑星を図解したイラスト。

ダイヤモンドと二酸化ケイ素を主要な鉱物である炭素惑星を図解したイラスト。

Shim/ASU/Vecteezy

炭素惑星でどのような化学反応が起こっているのかをシミュレーションするために、研究者たちは試料の炭化ケイ素を水に沈めてから「ダイヤモンド アンビル セル」という装置にかけた。これは鉄床型の2つのダイヤモンドで試料の小さなかけらをはさみ、超高圧で圧縮するものだ。こうして超高圧をかけられた炭化ケイ素は、レーザーで超高温に熱された。

すると研究者の予想通り、サンプルは確かにダイヤモンドと二酸化ケイ素に変わった。つまり、ダイヤモンド惑星が存在する可能性があることが確認されたのだ。

「それらの系外惑星は、太陽系の惑星とはまったく違うだろう」とアレン=サターはプレスリリースで述べている。なぜなら炭素を豊富に含有する惑星は、酸素に対する炭素の比率が高い恒星の近くにのみ誕生することができ、我々の太陽はそうではないからだ。

もしダイヤモンド惑星が存在するとしても、その環境は厳しいものだろう。大気にはメタンの他、酸素の含有量の少ないガスが大量に含まれていると考えられる。加えて、地質学的な活動も活発ではなく、温度が安定している性質を持っているようだ。

それらの理由により、ダイヤモンド惑星に生命は存在しないと思われる。

[原文:The universe likely has trillions of planets made primarily of diamonds, scientists confirmed

(翻訳:仲田文子、編集:Toshihiko Inoue)

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