Isotopic variations and evolution of early condensates caused by nuclear reactions induced from the intensive irradiation from the young sun
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22H00174
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
日高 洋 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10208770)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米田 成一 独立行政法人国立科学博物館, 理工学研究部, 部長 (60210788)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥41,730,000 (Direct Cost: ¥32,100,000、Indirect Cost: ¥9,630,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2022: ¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000)
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| Keywords | 隕石 / 希土類元素 / 同位体 / 中性子捕獲反応 / 宇宙線 / 原始太陽 / 宇宙線照射 / 中性子捕獲 / オルダマイト / サマリウム / エルビウム / イッテルビウム / 核破砕反応 / 太陽宇宙線 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、太陽系内惑星形成の場の原点である原始惑星系円盤内での物質進化を同位体
化学的視点から言及する。円盤内に存在したダストやガスはTタウリ期の原始太陽がもた
らす過剰な太陽宇宙線照射を受けていたと考えられる。太陽宇宙線の過剰照射を受けた物質表面で生じた核反応は、物質内の特有の元素の同位体組成に変動をもたらすことが期待される。本研究では、太陽系始原物質に含まれる高温凝縮物中に見出される宇宙線照射で誘導される２つの核反応（核破砕，中性子補獲）に基づく同位体変動を高精度かつシステマティックに分析・解析することで、太陽宇宙線初期照説、および原始惑星系円盤内での物質進化、を同位体化学的に検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、太陽系初期凝縮物として知られるオルダマイトを包有物として含む6種類のエンスタタイトエコンドライト（オーブライト）を実験試料として用い、各試料中のオルダマイトとそれ以外の成分を区別する方法として、酸による段階的溶出を行った。その結果、第一段階における溶出過程にてオルダマイトが選択的に溶出され、その他の成分と化学的に分離できることが明らかとなった。
次いで、各試料の4つの溶出フラクションからSm, Gd, Er, Ybを化学分離した後、まず、Sm同位体測定を行った。Smからは、宇宙空間における宇宙線照射による核破砕反応の生成物として生じる中性子との相互作用による149Smの中性子捕獲反応の影響を反映した同位体変動が期待できる。その結果、(1)同一試料中でも溶出フラクションによってSm同位体変動の度合いが異なること、(2)オルダマイトが選択的に溶出されたフラクションの変動幅が一番大きいこと、がわかった。本結果は、太陽系内で最初期に凝縮したと考えられるオルダマイトが当時の太陽からの激しい照射を受けた後、そのほかの成分が徐々に形成され、隕石母天体に含有された、と考えられ、オルダマイト以外の成分が形成されるまでには有意な時間差があったためオルダマイトほどの照射を受けていなかったためと考えられる。
オルダマイトが受けた宇宙線照射環境をより詳細に考察するにあたり、宇宙線照射に伴って発生する中性子のエネルギー分布をとらえることを考え、Smとは異なるエネルギー領域の中性子と敏感に相互作用を起こす核種を同位体として含むGd, ErおよびYbの同位体変動を同時に検出することを計画している。特にYbについては同位体存在度の低い168Ybおよび170Ybを高精度に検出する必要があるため、質量分析のファラデーカップ検出器のイオン電流増幅回路の高度化を図っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高精度同位体測定法の確立のための実験の過程で、検出系と既存の装置のオペレーションソフトウェアの間に不具合が生じ、装置の連続運転ができなくなる事象が偶発することが判明した。このため、Gd,Ybなど同位体存在度の低い同位体を含む元素の高精度同位体測定法の確立などが当初の計画より遅れた。一方、Sm, Erの同位体測定については滞りなく実施することができた。なお、装置の連続運転ができなくなる事象については根本的な原因の解消には至っていないが、これを回避して測定することは可能であるため、本研究計画を今後継続していくうえで大きな支障とはならないと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画よりやや遅れていたYbおよびGdの高精度同位体測定を実施し、同位体存在度の低い168Yb, 170Yb, 152Gd, 154Gdの存在度を従来に比べて5～10倍の高精度で測定可能とする手法を確立する。その後、実試料についてYb, Gdのデータを取得し、すでに取得ずみであるSm, Erデータと比較することで、これらの同位体変動の度合いを総合的にとらえることを目指す。この同位体変動度の総合的解釈により、太陽系初期の太陽系宇宙線照射によって生じた中性子エネルギーの分布を定量的に見積もることが可能となる。
次いで、本手法を別試料について適用していくことを計画している。太陽系初期凝縮物として炭素質コンドライトに包有物として含まれるCAI、コンドライトに含まれるコンドリュール等に適用する。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
