彗星塵に含まれる微粒子ＧＥＭＳの再現実験からみる初期太陽系物質の起源

• Project/Area Number: 13J01031
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Geochemistry/Astrochemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松野 淳也 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 原始惑星系円盤 / GEMS / 彗星 / ダスト微粒子 / TEM / 凝縮実験 / 宇宙塵 / 非晶質珪酸塩

Outline of Annual Research Achievements

彗星塵には普遍的にGEMS(glass with embedded metal and sulfides)という、100 nm程度の非晶質珪酸塩微粒子が含まれている。GEMSは初期太陽系にありふれた物質と考えられているため、初期太陽系内の物質進化を考える上では鍵となる物質である。本研究では、その形成過程・起源に制限を与えることを目的として、凝縮実験によるGEMSの再現を目指している。
本年度では(1)多成分系での凝縮実験とその生成物の３次元観察および組織評価、(2)天然試料(GEMS)の３次元観察と組織・形状評価、(3) GEMS形成・起源モデルの構築を行った。(2)は当初の計画には含まれていなかったが、凝縮実験が想定よりも進展したので、研究目標であるGEMSの形成過程にさらに制約を加えるためおこなわれた。GEMSの３次元観察はこれまでおこなわれておらず、電子線トモグラフィーと２次元の元素像を組み合わせることにより、鉱物の３次元分布をはじめて得ることに成功した。更に集束イオンビーム(FIB)を用いた試料加工とTEMホルダーの改良を行い、完全トモグラフィー撮影にも成功した。その結果、GEMSと凝縮実験生成物の組織が３次元的によく一致すること(金属鉄・硫化鉄の空間分布、粒子サイズ)を確認し、GEMSが高温ガスから凝縮しうることを結論づけるとともに、GEMSの生成・進化の新しいモデルを提案した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Chemical and mineralogical compositions of two grains recovered from asteroid Itokawa (2015)
  • Author(s): Ebihara, M., Shirai, N., Sekimoto, S., Nakamura, T., Tsuchiyama, A., Matsuno, J., Matsumoto, T., Tanaka, M., Abe, M., Fujimura, A., Ishibashi, Y., Karouji, Y., Mukai, T., Okada, T., Uesugi, M. and Yada, T.
  • Journal Title: Meteoritics & Planetary Science Volume: 50 Issue: 2 Pages: 243-254
  • DOI: 10.1111/maps.12418
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of cutting method for small samples of Hayabusa and future sample return missions (2014)
  • Author(s): Uesugi M., Noguchi R., Matsumoto T., Matsuno J., Nagano T., Tsuchiyama A., Harada S., Yokoyama K., Yodo Y., Takeda N., Yada T., Yakame S., Karouji Y., Ishibashi Y., Abe M., Okada T., Fujimura A., Ebihara M., Kitajima F., Nagao K., Nakamura T., Naraoka H., Noguchi T., Okazaki R. and Yurimoto H.
  • Journal Title: Meteoritics & Planetary Science Volume: 49 Issue: 7 Pages: 1186-1201
  • DOI: 10.1111/maps.12322
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sylvite and halite on particles recovered from 25143 Itokawa: A preliminary report. (2014)
  • Author(s): Noguchi, T., Kimura, M., Hashimoto, T., Konno, M., Nakamura, T., Zolensky, M. E., Tsuchiyama, A., Matsumoto, T., Matsuno, J., Okazaki, R., Uesugi, M., Karouji, Y., Yada, T., Ishibashi, Y., Shirai, K., Abe, M. and Okada, T.
  • Journal Title: Meteoritics & Planetary Science Volume: 49 Issue: 7 Pages: 1305-1314
  • DOI: 10.1111/maps.12333
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reduction experiment of FeO-bearing amorphous silicate: application to origin of metallic iron in GEMS (2014)
  • Author(s): Matsuno, J., Tsuchiyama, A., Miyake, A., Noguchi, R., and Ichikawa, S.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 792 Issue: 2 Pages: 136-144
  • DOI: 10.1088/0004-637x/792/2/136
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Sample preparation toward seamless 3D imaging technique from micrometer to nanometer scale (2014)
  • Author(s): Miyake, A., Matsuno, J. and Toh, S.
  • Journal Title: Microscopy Volume: 63 Issue: suppl 1 Pages: i24-i25
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfu055
  • Open Access
• [Journal Article] Three-dimensional microstructure of samples recovered from asteroid 25143 Itokawa : Comparison with LL5 and LL6 chondrite particles. (2014)
  • Author(s): A. Tsuchiyama, M. Uesugi, K. Ii esugi, T. Nakano, R. Noguchi, T Matsumoto, J. Matsuno, T. Nagano, Y. Imai, A. Shimada, A. Takeuchi, Y. Suzuki, T. Nakamura, T. Noguchi, M. Abe, T. Yada, A . Fujimura
  • Journal Title: Meteor. & Planet. Sci. Volume: 49 Issue: 2 Pages: 172-187
  • DOI: 10.1111/maps.12177
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Space weathered rims found on the surfaces of the Itokawa dust particles. (2014)
  • Author(s): T. Noguchi, M. Kimura, T. Hashimoto, M. Konno, T. Nakamura, M. E. Zolensky, R. Okazaki, M. Tanaka, A. Tsuchiyama, A. Nak ato, T. Ogami, H. Ishida, R. Sag ae, S. Tsujimoto, T. Matsumoto, J. Matsuno, A. Fujimura, M. Ab e, T. Yada, T. Mukai, M. Ueno, T. Okada, K. Shirai, Y. Ishibashi
  • Journal Title: Meteor. & Planet. Sci Volume: 49 Issue: 2 Pages: 188-214
  • DOI: 10.1111/maps.12111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analytical dual-energy microtomography : A new method for obtaining three-dimensional mineral phase images and its apprication to Hayabusa samples. (2013)
  • Author(s): A. Tsuchiyama, T. Nakano, K. U esugi, M. Uesugi, A. Takeuchi, Y. Suzuki, R. Noguchi, T. Matsu moto, J. Matsuno, T. Nagano, Y. Imai, T. Nakamura, T. Ogami, T. Noguchi, M. Abe, T. Yada, A. Fujimura
  • Journal Title: Geochemi. Cosmochemi. Acta Volume: 116 Pages: 5-16
  • DOI: 10.1016/j.gca.2012.11.036
  • Peer Reviewed
• [Presentation] COMPLETE TEM-TOMOGRAPHY: 3D STRUCTURE OF GEMS CLUSTER (2015)
  • Author(s): J. Matsuno, A. Miyake, A. Tsuchiyama, S. Messenger, K. Nakamura-Messenger
  • Organizer: The 46th Lunar and Planetary Science Conference
  • Place of Presentation: アメリカ、テキサス州
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-20
• [Presentation] 三次元観察と室内実験から探るGEMSの起源 (2014)
  • Author(s): 松野淳也、土`山明、三宅亮、中村圭子、Scott Messenger、渡辺隆行
  • Organizer: 日本惑星科学会秋季講演会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Nano-scale 3D observation of GEMS grains (2014)
  • Author(s): J. Matsuno, A. Miyake, A. Tsuchiyama, K. Nakamura-Messenger, S. Messenger
  • Organizer: 77th Annual Meteoritical Society Meeting
  • Place of Presentation: モロッコ、カサブランカ
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-12
• [Presentation] 電子線トモグラフィーによる彗星塵中のガラス粒子の3次元組織の観察 (2014)
  • Author(s): 松野淳也、三宅亮、土`山明、中村圭子、Scott Messenger
  • Organizer: 日本顕微鏡学会 第70回記念学術講演会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 2014-05-11 – 2014-05-13
• [Presentation] 電子線トモグラフィーによるGEMSの3次元構造の観察 (2014)
  • Author(s): 松野淳也、三宅亮、土`山明、中村圭子、Scott Messenger
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [Presentation] GEMS-like grains produced by condensation experiment. (2014)
  • Author(s): Junya Matsuno, Akira Tsuchiyama, Jun Noda, Manabu Tanaka, Takayuki Watanabe Chiyoe Koike and Hiroki Chihara.
  • Organizer: 45th Lunar and Planetary Science Conference
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, USA
  • Year and Date: 2014-03-17
• [Presentation] 熱プラズマ法による非晶質珪酸塩微粒子の合成 (2013)
  • Author(s): 松野淳也
  • Organizer: 宇宙における分子進化 : 星間雲から原始惑星系へ平成25年度研究集会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2013-11-28
• [Presentation] Amorphous silicate dust formed by condensation experiments : a key to GEMS formation process. (2013)
  • Author(s): Junya Matsuno, Akira Tsuchiya ma, Chiyoe Koike, Hiroki Chihara, Jun Nada, Manabu Tanaka and Takayuki Watanabe.
  • Organizer: The Life Cycle of Dust in the Universe
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2013-11-22
• [Presentation] 高周波熱プラズマを用いた太陽系の始原物質GEMSの再現 : 7成分系における0/Si比の検討 (2013)
  • Author(s): 松野淳也、土山明、野田淳、田中学、渡辺隆行
  • Organizer: プラズマ材料科学シンポジウム2013
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2013-09-23
• [Presentation] 高温ガスの凝縮実験によるGEMSの再現 : 7成分系におけるO/Si比の検討 (2013)
  • Author(s): 松野淳也、土山明、野田淳、八木下将史、渡辺隆行
  • Organizer: 日本鉱物科学学会秋季大会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] Interpretation of XRD and IR in amorphous MgSiO3 before crystallization of enstatite with heat treatment. (2013)
  • Author(s): Junya Matsuno, Akira Tsuchiya ma, Chiyoe Koike, Hiroki Chiha ra, Shinji Kohara, Yoshinori Kit ajima, Akira Yoshiasa, Yusuke Seto, Ryohei Takahashi, Yuta Ima i and Keisuke Murata
  • Organizer: The 6th meeting on Cosmic Dust
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2013-08-08
• [Presentation] 非晶質MgSiO3の加熱における構造変化 : 水の役割 (2013)
  • Author(s): 松野淳也、土山明、小池千代枝、茅原弘毅、小原真司、北島義典、吉朝朗、瀬戸雄介、高橋竜平、今井悠太、村田敬介
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合連合大会2013年
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2013-05-22
• [Remarks]
  • URL: http://www.kueps.kyoto-u.ac.jp/~web-min/