放射線照射下での水・岩石反応実験による太古代の月表面風化の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12874063
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 田中 剛 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00236605)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南 雅代 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90324392)
• Keywords: 水・岩石反応 / 月 / 風化 / 放射線照射 / ラジカル / 希土類元素 / セリウム異常 / 太古代

Research Abstract

アポロ月試料の希土類元素存在度パターンにみられる正のセリウム存在度異常がなぜ生じたかについて、申請者は太古代の月に水(氷/水蒸気)があった頃に月表面で放射線と水との反応により、反応性の高いOHやH_2O_2などのラジカルが生じ、それらと岩石の風化反応によるとの仮説を提唱した。本研究はその仮説の当否を実験的に検証するためにおこなう。
試料として、月の岩石に対比させやすいように玄武岩(伊豆大島の玄武岩JB-2の原岩)を使う。反応面積を大きくするために8-16メッシュにそろえたものを実験試料とし、1回に約20gを用いた。反応容器には放射線分解をさけるため石英反応容器を作成し,60℃に保った。OHやH_2O_2などのラジカルの生成は、名古屋大学のCo60照射設備を用いて行った。線量率は8×10^3rad/時間である。反応容器からは時々反応溶液を取り出し、そこに含まれる溶出した希土類元素はICP-MSで分析した。
溶出した元素量を、元の岩石に含まれる元素の総量で規格化した溶出割合は、鉄とコバルトを除き、γ線照射を行った方が高い値を示した。希土類元素存在度は全体にゆるやかな軽希土類元素上がりで顕著な負のユーロピウム異常を持つ存在度パターンを示した。元素溶出量の時間変化から、γ線照射を行った実験で照射を行っていない時間帯での溶出が必ずしも照射をしていない実験の溶出と同一でなく、特にユーロピウム以外の溶出が継続することがわかった。ユーロピウム以外の希土類元素の溶出には長い半減期を持つラジカルが関与していることが示唆される。次年度は鉱物ごとの溶出実験をおこなう。