巨大な天体が落ちた場所なら、地図にも大きな丸い穴があるはず。南アフリカのフレデフォートは、その予想が当てはまらない衝突跡です。目につくのは、平野や農地を囲む弧状の丘。月のクレーターのような、縁のそろった窪地ではありません。
衝突が起きたのは約20億年前。その後の侵食で、当時の地表そのものが失われました。現在見えているのは穴の底より深い部分に残った変形であり、クレーターの外形とは別の手がかりなのです。
丸い穴ではなく、穴の下にあった地層
地表の窪みは、長い時間そのまま保存されるとは限りません。雨や川が岩を削り、風化した物質を運び去れば、地面の高さも地形の輪郭も変わります。フレデフォートでは、この過程が途方もなく長く続きました。
お椀の上部を水平に削り取ると、残った断面だけから元の口の広さを測るのは難しくなります。フレデフォートの大きさを復元する難しさも、これに似たもの。当初の縁を探しているつもりで、実際にはもっと深い岩盤の模様を見ている可能性があります。
衝突の中心で起きた、岩盤の跳ね返り
大規模な衝突では、天体が地面を押し込んで終わりではありません。強い圧力で変形した地殻が上へ戻り、周囲の壁も崩れ込むため、最初の窪みは急速に姿を変えます。中心部が盛り上がる「中央隆起」は、こうした巨大クレーターに見られる特徴です。
フレデフォートでは、地下深部にあった古い岩石が持ち上げられ、周囲の地層も大きく傾きました。この中央部の構造が、現在のフレデフォート・ドーム。名前にドームとあっても、地上に丸屋根形の山が残っている、という意味ではありません。
地層の変形と侵食の関係を示す模式図です。地層数・深さ・傾斜は実測ではなく、侵食面も単純化しています。
弧状の丘は、元のクレーターの外縁ではない
衛星画像では、中心部を囲むように丘陵が並んでいます。円弧の形は確かに衝突に由来しますが、それをそのままクレーターの縁とみなすと、形成後の変化を取り落としてしまいます。
持ち上げられた地層には、削られやすい岩と削られにくい岩が混在していました。比較的抵抗力のある珪岩などが高まりとして残り、その間は低地へ。衝突による地層の配置と、岩質による侵食速度の差が重なって、今の弧状の景観が生まれたわけです。
円弧の一部しか見えないのは、南側で後の時代の堆積物などが古い構造を覆っているためです。模様が途切れる場所が、そのまま衝突構造の終わりとは限りません。
衝突の証拠は、円形よりも岩の中
円形の地形だけでは、天体衝突を断定できません。火山や地下の物質の移動でも、似た形ができるからです。フレデフォートの衝突起源を支えているのは、岩石に残された強烈な衝撃の痕跡でした。
代表例が、筋の走った円錐状の割れ目を持つ「シャッターコーン」。さらに石英の微細な変形や、高圧下で形成される鉱物なども確認されています。巨大な穴がなくても、通常の風化だけでは説明できない痕跡が、岩の中に残っていました。
地図で確認できるのは数キロメートル単位の並び方ですが、顕微鏡では鉱物内部の細かな変形を調べられます。両者の縮尺は大きく違っても、説明しようとしている出来事は同じです。大地の円弧が衝突という仮説を示し、岩石の分析が別の成因ではないかを確かめる。この組み合わせが、輪郭の不完全な衝突跡を調べる強みになります。
直径の推定に幅があるのは、測定が雑だからではない
NASAの2018年の解説は、当初の直径に180〜300キロメートルという幅を示しています。現在のドームの端から端まで測れば済む数字ではなく、失われたクレーター全体を復元する必要があるためです。
残る中央部の構造、岩盤の変形、侵食で失われた深さをどう評価するかで、復元される外縁は変わります。確実に測れる現存地形と、証拠から推定する元の大きさを分ければ、数字に幅があること自体は不自然ではありません。
川の砂にも残る、20億年前の出来事
侵食は証拠を消す作用であると同時に、証拠を別の場所へ運ぶ作用でもあります。周辺のバール川で採取された砂からは、衝撃変形を受けたジルコンが報告されています。母岩から離れ、川に運ばれても、鉱物の内部には衝突の記録が残っていました。
これが興味深いのは、クレーターを探す対象が大地の形だけではなくなる点です。古い地表が失われた地域でも、砂粒の分析から過去の衝突に迫れる可能性があります。フレデフォートが見つけにくいのは、小さな出来事だったからではありません。大きな出来事の表面が消え、その下と下流に記録が残っているためなのです。