2015 Fiscal Year Annual Research Report
隕石の電子顕微鏡観察による天体衝突現象及び火星隕石の特異性の解明
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15J08812
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹之内 惇志 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 火星隕石 / カンラン石 / 衝撃 / 高圧鉱物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請では火星隕石中カンラン石の黒色化現象から天体衝突現象の解明及び火星隕石の特異性の解明を行うことを目的とした研究を行っている。2015年度はまず黒色化現象の解明のために、前年よりもサンプル数を増やし、より包括的に黒色化現象を捉えることを目的に観察を行った。また、「黒色カンラン石」、「黒色化」という見た目による定性的な表現を厳密に定義できるように黒色カンラン石の特徴をまとめた。
これまでの観察では、隕石毎のカンラン石の黒色化度合いにはバリエーションが見られることが明らかになった。薄片全体でカンラン石が黒色化し、全体としてかなり高温になったことが示唆される隕石、ショックメルトの周囲でのみ黒色化し、全体的には温度が上がらなかったことが示唆される隕石、黒色化を起こさない隕石等である。これらの産状と電子顕微鏡観察や顕微ラマン分光法での観察事実に基づき黒色カンラン石の形成過程について考察を行った。その結果、カンラン石の黒色化は高温高圧による相転移と共に引き起こされる可能性が示唆された。隕石全体で黒色化が起きているサンプルにおいては、隕石全体として高温高圧を経験した可能性がある。そのようなサンプルでは、高圧鉱物が存在しないという特徴があり、これは減圧後の高温による逆相転移によるものと考えられる。それらの隕石は高圧鉱物を含まないため高圧鉱物を含む隕石に比べて弱い衝撃（温度・圧力）しか受けていないと考えられていたが、むしろ高圧鉱物を含まずカンラン石が黒色化している隕石の方が強い衝撃を受けている可能性があることが明らかになった。カンラン石の黒色化は火星隕石に見られる特徴であり、他の隕石には見られない理由は衝撃様式の違いが反映されていると考えられるため、今後は月やコンドライトとの比較も行っていく予定である。
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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
研究計画にあるように昨年度は火星隕石のサンプル数を2倍に増やし、より包括的に研究を進めることができた。また、学内及び国立極地研究所において様々な分析機器を定期的に扱うことで分析機器の使用技術も向上したと考えられる。
試料の観察：これまでに多くの火星隕石を走査型電子顕微鏡（SEM）や顕微ラマン分光法により観察し、それらのデータをまとめている。一方で透過型電子顕微鏡（TEM）による観察は少数のサンプルのみに留まっているため、TEMによる観察数を今後増やしていく予定である。また、火星隕石だけでなく、強い衝撃を受けたコンドライトや月隕石についても観察を行うために、サンプルの選択及び薄片作製まで行っている。以上より、観察については順調に進んでいると考えられる。
データの解釈・考察：これまでの研究でカンラン石の黒色化は高圧相との関連が示唆されることなど、観察により定性的な解釈には成功している。今年度以降は実験や計算などと組み合わせてより定量的な解釈をしていく予定である。
成果発表：昨年度は5つの学会（Symposium on Antarctic meteorites、Lunar and Planetary Science Conference、Annual meeting of the Meteoritical Society、鉱物学会年会、地球惑星連合大会）で研究成果の発表を行った。
以上より、全体的に研究は順調に進んでいると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はこれまでと同様に火星隕石の観察を続けるが、透過型電子顕微鏡（TEM）などによる微細な観察を主に行っていく予定である。火星隕石だけでなく月隕石（赤色のカンラン石が含まれているDho 307など）やコンドライト（強い衝撃を受けていると考えられているTenham、多くの高圧鉱物を含むNWA 4719など）も観察対象として隕石全体の衝突現象の理解につなげていく予定である。
カンラン石の黒色化と衝撃のパラメータについては、元素拡散や熱伝導、衝撃による温度上昇などを先行研究にあるような計算と組み合わせて、より定量的な解釈を可能にしていく。また、これまでにカンラン石の黒色化に注目したカンラン石を含む玄武岩の衝撃実験は行われていない（粉末カンラン石による衝撃実験は行われている）ため、そのような実験により定量的なデータの取得も目指す。
可能であればリモートセンシングへの応用のための黒色カンラン石を含む玄武岩質隕石の反射スペクトルのデータを取得するが、火星表層の岩石は堆積物などで覆われている可能性も高く、隕石の反射スペクトルデータの必要性を慎重に見極めていく予定である。
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