2015 Fiscal Year Annual Research Report
太陽系始原物質の3次元構造から探る宇宙・太陽系における固体物質の生成・進化モデル
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15H05695
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
土山 明 京都大学, 理学研究科, 教授 (90180017)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上杉 健太朗 高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (80344399)
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| Project Period (FY) |
2015 – 2019
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| Keywords | 太陽系始原物質 / 宇宙風化 / 彗星塵 / 炭素質コンドライト / X線顕微CT / TEM-CT / イオン照射実験 / 凝縮実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 星周および原始太陽系円盤における凝縮プロセス(固体物質の生成)の研究
高周波誘導熱プラズマ装置(新規購入)の性能評価試験をシリカ粉末を用いて開始し、非晶質微粒子の生成を確認した。また、渡辺(九州大学 : 連携研究者)研究室の装置を用いて作成した凝縮物のTEM-CTをおこない、GEMS(彗星塵中の非晶質珪酸塩微粒子)の再現を確認した。
2. 星間および太陽系天体表面における変成プロセス(固体物質の進化)の研究
安部(JAXA : 連携研究者)研究室と協力して低エネルギー照射装置を作成し、太陽風を模擬したイオンビーム(1 keV H+)の発生を確認した。また、若狭湾エネルギー研究センターのタンデム加速器を用いたイオン注入装置により、銀河宇宙線照射を模擬した照射実験(1 MeV H+)を開始した。一方、レゴリス粒子の宇宙風化について、系統的な衝突実験および月粒子3次元形状分布測定をおこない、イトカワと月粒子の進化の違いを明らかにした。
3. 彗星塵(とくにGEMS)の3次元構造の研究
彗星塵サンプルのX線顕微CT観察をSPring-8において高分解能(100nm)でおこない、微小なコンドリュールを発見し、初期太陽系での大規模物質移動の新たな証拠を得た。
4. 隕石の3次元構造の研究
本年度は2次元的な高分解能組織観察・元素分析を、FIB/SEM・EDS/SEM装置(新規購入)およびTEM/EDSを用いておこなった。水質変成のほとんどない始原的な炭素質コンドライトにおいて、GEMS様物質を含む彗星塵類似の組織を特定し、彗星塵との関連性を確認した。一方、水質変成の高い試料について、水質変成以前の組織を残していると考えられる不均一組織をマトリクスに見出した。
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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
1. 星周および原始太陽系円盤における凝縮プロセス(固体物質の生成)の研究
高周波誘導熱プラズマ装置(年度末納入)の性能評価試験をおこない、性能を確認した。それまでは、連携研究者の装置を用いた予備実験をおこない、成果を挙げることができた。
2. 星間および太陽系天体表面における変成プロセス(固体物質の進化)の研究
太陽風を模擬した低エネルギー照射装置は、安部(連携研究者)の所属するJAXAにおいて共同で開発した。銀河宇宙線照射を模擬した高エネルギー照射実験については、ビームスタディーを終え、試料照射実験を開始した。一方、レゴリス粒子の宇宙風化について、イトカワ粒子の論文を出版し、系統的な衝突実験をおこなうとともに、月粒子を含めた大気のない天体での進化について成果を挙げることができた。
3. 彗星塵(とくにGEMS)の3次元構造の研究
彗星塵サンプルは希少であり、本年度はX線顕微CTによる非破壊3次元観察にとどめたが、新しい発見(微小コンドリュール)ができた。X線顕微CT装置は、上杉(研究分担者)により高分解能での観察が可能となった。
4. 隕石の3次元構造の研究
集束イオン/電子ビーム加工観察システム(FIB/SEM)やエネルギー分散形X線分析装置(EDS/SEM)(年度末に納入)の性能試験をおこなうとともに、炭素質コンドライトの観察・分析を開始し、一連の成果を挙げることができたが、3次元観察までには至らなかった。一方、太陽系の始原水(水質流体包有物)や有機物の観察を目的とした走査一結像X線顕微CT(SIXM)の開発をほぼ終えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 星周および原始太陽系円盤における凝縮プロセス(固体物質の生成)の研究
高周波誘導熱プラズマ装置の性能評価試験をさらにおこない、本装置でのGEMSの再現を確認する。その後、化学組成や酸化還元条件を系統的に変化させた実験をおこない、生成物の赤外線吸収スペクトル測定、3次元組織や元素分析とともに、X線回折やXAFSにより非晶質構造分析をおこなう。
2. 星間および太陽系天体表面における変成プロセス(固体物質の進化)の研究
新規作成した低エネルギー照射装置の性能評価試験をおこない、高エネルギー照射実験も含めて、様々な鉱物や非晶質珪酸塩(1で作成したもの)をターゲットとした粒子線照射実験を、照射量や照射率を変えて系統的におこなう。実験生成物は1と同様の分析・測定をおこなうとともに、イトカワや月粒子と比較する。
3. 彗星塵(とくにGEMS)の3次元構造の研究
彗星塵サンプルの高分解能SEM観察およびFIB試料加工と、TEMによる3D微細構造観察(EDX・EELSによる元素・状態分析も)をおこなう。また、FIBシリアルセクショニングによる3次元組織の取得もおこなう。一部のサンプルについては、nano-SIMSによる酸素同位体分析を開始するとともに、X線回折やXAFSにより非晶質構造分析により凝縮実験生成物との比較もおこなう。
4. 隕石の3次元構造の研究
FIB/SEM、EDS/SEM)の性能試験を引き続きおこなう。炭素質コンドライトの観察・分析を本格的に開始し、GEMS様物質やその他の非晶質珪酸塩の3次元構造を求め、GEMSと比較する。またSIXMを用いて水質流体包有物の発見をめざすとともに、様々な有機物の3次元形状を明らかにする。一方、高分解能分析型X線CT装置の開発をおこない、放射光ビームタイムに依存しない微細3次元構造観察手段を確立する(上杉 : 研究分担者)とともに、X線顕微CTからTEM-CTに至るマルチスケール3次元構造観察手法を開発する。
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Research Products
(46 results)
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[Journal Article] Nanomorphology of Itokawa regolith particles : Application to space-weathering processes affecting the Itokawa asteroid.2016
Author(s)
T. Matsumoto, A. Tsuchiyama, K. Uesugi, T. Nakano, M. Uesugi, J. Matsuno, T. Nagano, A. Shimada, A. Takeuchi, Y. Suzuki, T. Nakamura, M. Nakamura, A. Gucsik, K. Nagaki, T. Sakaiya, T. Kondo
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Journal Title
Meteoritics & Planetary Science
Peer Reviewed
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[Journal Article] Chemical and mineralogical compositions of two grains recovered from anasteroid Itokawa.2015
Author(s)
M. Ebihara, N. Shirai, S. Sekimoto, T. Nakamura, A. Tsuchiyama, J. Matsuno, T. Matsumoto, M. Tanaka, M. Abe, A. Fujimura, Y. Ishibashi, Y. Karouji, T. Mukai, T. Okada, M. Uesugi and T. Yada
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Journal Title
Meteoritics & Planetary Science
Volume: 50
Pages: 243-254
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Photochemistry in Molecular Cloud and Protoplanetary Disk : Residues Through Warming and UV-Irradiation2016
Author(s)
L. Piani, S. Tachibana, T. Hama, I. Sugawara, Y. Oba, H. Tanaka, Y. Kimura, A. Miyake, J. Matsuno, A. Tsuchiyama, H. Yurimoto and A. Kouchi
Organizer
47th Lunar and Planetary Science Conference
Place of Presentation
The Woodlands Waterway Marriott Hotel, Woodlands, TX, USA
Year and Date
2016-03-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] SHAPE FEATURES OF ITOKAWA REGOLITH PARTICLES COMPARED WITH LUNAR REGOLITH PARTICLES AND IMPACT EXPERINENTS.2015
Author(s)
A. Tsuchiyama, T. Matsumoto, J. Matsuno, A. Shimada, T. Kadokawa, T. Sakurama, T. Nakano, K. Uesugi, M. Uesugi, T. Nakamura, T. Yada, Y. Karoji, K. Nishiizumi, A. Takeuchi, Y. Suzuki, T. Michikami, M. Arakawa, A. Nakamura, S. Hasegawa
Organizer
HAYABUSA 2015 3rd Symposium of Solar System Naterials
Place of Presentation
JAXA相模原キャンパス(神奈川県相談原市中央区)
Year and Date
2015-11-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Space Weathering on Itokawa Surface Deduced from Shape and Surface Features of Hayabusa Regolith Particles2015
Author(s)
Tsuchiyama, A., Matsumoto, T., Uesugi, M., Yada, T., Shimada, A., Sakurama, T., Kadokawa, T.
Organizer
Workshop on Space Weathering of Airless Bodies
Place of Presentation
Universities Space Research Association, Houston, Texas, USA
Year and Date
2015-11-02
Int'l Joint Research
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[Presentation] Systematic Ion Irradiation Experiments to Olivine : Comparison with Space Weathered Rims of Itokawa Regolith Particles2015
Author(s)
Matsumoto, T., Tsuchiyama, A., Watanabe, N., Yasuda, K., Miyake, A., Nakauchi, Y., Okada, T., Abe, M., Yada, T., Uesugi, M., Karouji, Y., Nakato, A., Hashiguschi, M., Kumagai, K.
Organizer
Workshop on Space Weathering of Airless Bodies
Place of Presentation
Universities Space Research Association, Houston, Texas, USA
Year and Date
2015-11-02
Int'l Joint Research
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[Presentation] Space Weathering : From Itokawa to Mercury via the Moon2015
Author(s)
Sasaki, S., Okazaki, M., Hiroi, T., Tsuchiyama, A., Miyake, A., Matsumoto, T.
Organizer
Workshop on Space Weathering of Airless Bodies
Place of Presentation
Universities Space Research Association, Houston, Texas, USA
Year and Date
2015-11-02
Int'l Joint Research
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