Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
地球の水は、誕生期に微惑星などから供給された後に、表層の海洋と内部の固体地球に分配され、以後の地球史において活発に両者間を移動してきた。本研究ではこの水の起源を知るために、地球の材料となった微惑星などを模擬した物質中の水素の性質を、中性子散乱の手法で解析する。最近の固体地球内部の水素の同位体分析によれば、初期の地球に供給された水の一部は、原始太陽系星雲中の分子を起源とする可能性がある。このようなガス中の水分子は、星間空間固体の主成分である非晶質のケイ酸塩への吸着や水和を起こし易い。よって、非晶質のケイ酸塩微粒子に吸着・水和した水分子の性質を調べることが重要と考えた。誘導熱プラズマ装置で合成した、粒径約70nmのMg2SiO4組成の非晶質ケイ酸塩に水蒸気を吸収させて水和物の試料を合成した。J-PARC物質・生命科学実験施設の高エネルギー分解能非弾性散乱分光器・DNAを用いて、合成した試料が含む水素原子のサイト間跳躍の距離と頻度の温度変化を解析した。本年度は540Kまでの高温、高水蒸気圧の条件において、部分的に結晶化させた水和物試料の計測を新たに実現した。これと昨年度までに得た結果を併せることにより、結晶化前後の水素の拡散挙動を比較検討した。その結果、結晶化とともに構造に固定された水素が増えることに加えて、時間・空間スケールと活性化エネルギーが異なる、二種の水和水分子の高速の拡散過程が存在しつづけることを、いずれも明確に捉えた。つまり昨年度に示唆された、二種の異なるメソスケール空間構造中における水和水分子の拡散の過程は、部分的な結晶化後も媒質中の水分子輸送を担う。星雲ガス中で微粒子に吸着・水和した水分子は、これらの過程によって微粒子媒質の内部へと速やかに浸透する。その後、加熱による結晶化を経て水素が微惑星の内部に閉じ込められ、成長する地球へ集積してゆくことは、充分に可能である。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2020 2019 2018 Other
All Int'l Joint Research (1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results) Funded Workshop (1 results)
