2017 Fiscal Year Annual Research Report
隕石中の難揮発性包有物の形成速度論に基づく太陽系最初期の物理化学環境解析
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16H06349
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
圦本 尚義 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80191485)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橘 省吾 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (50361564)
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Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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Keywords | 地球化学 / 宇宙化学 / 隕石 / 太陽系 / 原始惑星系 |
Outline of Annual Research Achievements |
太陽系形成の最初期に内側太陽系で高温ガスからの固体凝縮プロセスや加熱による固体溶融プロセスがあったことは,始源的隕石中の難揮発性包有物(CAI やAOA)の存在から明らかである.惑星材料物質が経験したこの高温プロセスは,原始星や原始惑星系円盤の天文観測でも観測されておらず,その物理化学環境はいまだにはっきりとしない.本研究では,難揮発性包有物の同位体岩石学・鉱物学的研究に,室内実験による難揮発性包有物の再現実験を組み合わせ,太陽系最初期の高温プロセスの物理化学環境を定量的に制約する.特に本研究により,原始惑星系円盤内縁領域の圧力条件,水蒸気分圧とガス/ダスト比が新規決定できることが期待される.本年度は以下の研究成果が得られた. 低水蒸気圧・高温でのCAI模擬物質の溶融・結晶化実験をおこなうための実験装置(赤外線集光加熱真空炉)の性能評価を継続しておこなった.並行して,低圧下での実験との比較のために,1気圧でのCAI模擬物質溶融・結晶化実験をおこなった.性能評価後に低水蒸気圧下でのCAI模擬物質の溶融・結晶化実験を開始した.また,現有の別の真空炉を用いて,低水素圧下でのCAI模擬物質の溶融・結晶化実験をおこない,蒸発による元素分別がある中での結晶化挙動を調べた.水蒸気圧,水素圧を変えた実験をおこない,蒸発による元素分別と結晶化の関係を明らかにした. Efremovka (CV3) 隕石中のCAI HKE 01の鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察・分析を行った.このCAIはメリライトを主要構成鉱物とし,高温ガスから凝縮でつくられたと考えられた.メリライトは逆累帯構造を示し,結晶成長中に円盤圧力が一桁程度減少した可能性があった.26Al-Mg年代測定により形成の時間スケールを求めた.
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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
研究概要に要約した今年度の研究成果は,当初の研究計画(1.CAI組成メルトの低圧下結晶化実験・酸素同位体交換実験 2.凝縮CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察・分析)にしたがい研究が進展しているため.
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Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に従い以下の研究を計画する. 1.CAI組成メルトの低圧下結晶化実験・酸素同位体交換実験 水素によるマグネシウム,ケイ素の蒸発の促進が模擬CAI中の鉱物の化学組成を変化させることが昨年度の実験でわかった.低水素圧条件での模擬CAIの溶融・結晶化実験を継続する.水素圧力,加熱時間を系統的に変化させた実験をおこない,CAI模擬物質の組織,構成鉱物化学組成に対する蒸発の影響を求める.また,マグネシウム,ケイ素の蒸発に伴う同位体分別を調べる. 低水蒸気圧・高温でのCAI模擬物質の溶融・結晶化実験のための装置の性能評価が完了したため,酸素同位体交換実験を開始する.これらの実験で作成する模擬CAIと溶融CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察・分析と併せ,天然CAIを説明するガス圧力を見積もる. 2.エンスタタイト形成実験 赤外線集光加熱型真空炉を用いて作成したフォルステライト薄膜に対し,SiO2からの蒸発ガスを反応させる.反応させた試料は集束イオンビーム加工装置を用いて,切り出し,観察・分析をおこなう. 3.凝縮CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察・分析 Vigarano (CV3) 隕石中のCAI V2-01を対象とする.V2-01はメリライトを主要構成鉱物とし,高温ガスから凝縮でつくられたと考えられる.メリライトは逆累帯構造を示し,結晶成長中に円盤圧力が減少した可能性があるが,定量的な見積もりはされていない.実験で推定される凝縮挙動を基に逆累帯構造を残し,結晶成長する温度,圧力,ガス/ダスト比(金属元素存在度),それらの時間変化を制約する.形成中にガスの酸素同位体組成が変わったこともわかっており,観察事実と実験で得る酸素同位体交換反応速度を合わせ,形成場のガスの酸素同位体変化の時間スケールも制約する.
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Research Products
(63 results)
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[Journal Article] Origin and implications of troilite-orthopyroxene intergrowths in the brecciated diogenite Northwest Africa 7183.2018
Author(s)
Zhang, A.-C., Bu, Y.-F., Pang, R.-L., Sakamoto, N., Yurimoto, H., Chen, L.-H., Gao, J.-F., Du, D.-H., Wang, X.-L. and Wang, R.-C.
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Journal Title
Geochimica et Cosmochimica Acta
Volume: 220
Pages: 125-145
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Corrigendum to “On progress and rate of the peritectic reaction Fo + SiO2 → En in natural andesitic arc magmas” [Geochim. Cosmochim. Acta 185 (2016) 383-393]2018
Author(s)
Zellmer, G. F., Sakamoto, N., Matsuda, N., Iizuka, Y., Moebis, A. and Yurimoto, H.
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Journal Title
Geochimica et Cosmochimica Acta
Volume: 220
Pages: 552-553
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Negative activation volume of oxygen self-diffusion in forsterite.2018
Author(s)
Fei, H., Wiedenbeck, M., Sakamoto, N., Yurimoto, H., Yoshino, T., Yamazaki, D. and Katsura, T.
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Journal Title
Physics of the Earth and Planetary Interiors
Volume: 275
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mg lattice diffusion in iron-free olivine and implications to conductivity anomaly in the oceanic asthenosphere.2018
Author(s)
Fei, H., Koizumi, S., Sakamoto, N., Hashiguchi, M., Yurimoto, H., Marquardt, K., Miyajima, N. and Katsura, T.
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Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 484
Pages: 204-212
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Silicon and oxygen self-diffusion in stishovite: Implications for stability of SiO2-rich seismic reflectors in the mid-mantle2017
Author(s)
Xu, F., Yamazaki, D., Sakamoto, N., Sun, W., Fei, H. and Yurimoto, H.
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Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 459
Pages: 332-339
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Evolution of morphological and physical properties of laboratory interstellar organic residues with ultraviolet irradiation.2017
Author(s)
Piani, L., Tachibana, S., Hama, T., Tanaka, H., Endo, Y., Sugawara, I., Dessimoulie, L., Kimura, Y., Miyake, A., Matsuno, J., Tsuchiyama, A., Fujita, K., Nakatsubo, S., Fukushi, H., Mori, S., Chigai, T., Yurimoto, H. and Kouchi, A.
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Journal Title
Astrophys. J.
Volume: 837
Pages: 35
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The search for and analysis of direct samples of early Solar System aqueous fluids. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical2017
Author(s)
Zolensky, M. E., Bodnar, R. J., Yurimoto, H., Itoh, S., Fries, M., Steele, A., Chan, Q. H. S., Tsuchiyama, A., Kebukawa, Y. and Ito, M.
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Journal Title
Physical and Engineering Sciences
Volume: 375
Pages: 386
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Liquid-like behavior of UV-irradiated interstellar ice analog at low temperatures.2017
Author(s)
Tachibana S., Kouchi A., Hama T., Oba Y., Piani L., Sugawara I., Endo Y., Hidaka H., Kimura Y., Murata K., Yurimoto H. and Watanabe N.
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Journal Title
Science Advances
Volume: 3
Pages: eaao2538
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Oxygen Isotopes.2017
Author(s)
Yurimoto, H.
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Journal Title
Encyclopedia of Geochemistry: A Comprehensive Reference Source on the Chemistry of the Earth
Volume: 1
Pages: 1-7
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Formation of an ultracarbonaceous antarctic micrometeorite through minimal aqueous alteration in a small porous icy body.2017
Author(s)
Yabuta H., Noguchi T., Itoh S., Nakamura T., Miyake A., Tsujimoto S., Ohashi N., Sakamoto N., Hashiguchi M., Abe K., Okubo A., Kilcoyne A. L. D., Tachibana S., Okazaki R., Terada K., Ebihara M. and Nagahara H.
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Journal Title
Geochim. Cosmochim. Acta
Volume: 214
Pages: 172-190
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Hayabusa2 Sampler: Collection of Asteroidal Surface Material2017
Author(s)
Sawada H., Okazaki R., Tachibana S., Sakamoto K., Takano Y., Okamoto C., Yano H., Miura Y., Abe M., Hasegawa S., Noguchi T. and Hayabusa2 SMP Team.
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Journal Title
Space Sci. Rev
Volume: 208
Pages: 81-106
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hayabusa2 sample catcher and container: Metal-seal system for vacuum encapsulation of returned samples with volatiles and organic compounds recovered from C-type asteroid Ryugu.2017
Author(s)
Okazaki R., Sawada H., Yamanouchi S., Tachibana S., Miura Y. N., Sakamoto K., Takano Y., Abe M., Itoh S., Yamada K., Yabuta H., Okamoto C., Yano H., Noguchi T., Nakamura T., Nagao K. and Hayabusa2 SMP Team.
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Journal Title
Space Sci. Rev
Volume: 208
Pages: 107-124
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Variation of mineralogy and organic material during the early stages of aqueous activity recorded in antarctic micrometeorites.2017
Author(s)
Noguchi T., Yabuta H., Itoh S., Sakamoto N., Mitsunari T., Okubo A., Okazaki R., Nakamura T., Tachibana S., Terada K., Ebihara M., Imae N., Kimura M. and Nagahara H.
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Journal Title
Geochim. Cosmochim. Acta
Volume: 208
Pages: 119-144
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] In situ measurement of solar storm helium.2017
Author(s)
Yurimoto, H., Tonotani A., Bajo K., Olinger C. T., Reisenfeld D., Jurewicz A. J. G., Yoshinari K., Itose S., Sakaguchi I., Ishihara M., Uchino K., Burnet D. S.
Organizer
第18回「イオンビームによる表面・界面解析」特別研究会
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[Presentation] Data acquisition electronic system for time-of-flight sputtered neutral mass spectrometer.2017
Author(s)
Bajo, K., Fujioka, O., Itose, S., Ishihara, M., Uchino, K. and Yurimoto, H.
Organizer
11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '17 (ALC '17)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Chromosome imaging by TOF-SNMS.2017
Author(s)
Nagata,K., Bajo, K., Takeuchi, C., Mitomo, H., Kotani, T., Ijiro, K. and Yurimoto, H.
Organizer
11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '17 (ALC '17)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Helium from coronal mass ejecta collected by NASA’s genesis.2017
Author(s)
Yurimoto, H., Tonotani A., Bajo K., Olinger C. T., Reisenfeld D., Jurewicz A. J. G., Yoshinari K., Itose S., Sakaguchi I., Ishihara M., Uchino K., Burnet D. S.
Organizer
The 70th Annual Meeting of Geological Society of Korea
Int'l Joint Research
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[Presentation] Present Status of both Curation of Hayabusa-Returned Samples and Preparation for Reception of Hayabusa2 Returned Samples.2017
Author(s)
Yada T., Sakamoto K., Yoshitake M., Nakano Y., Kumagai K., Nishimura M., Matsumoto T., Kawasaki N., Okada T., Abe M., Yurimoto H. and Fujimoto M.
Organizer
80th Annual Meeting of The Meteoritical Society
Int'l Joint Research
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