2018 Fiscal Year Annual Research Report
Physicochemical analysis of early solar system based on formation kinetics of refractory inclusions of meteorites
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16H06349
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| Research Institution | Hokkaido University |
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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 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 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 |
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| 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．
低水素圧条件での模擬CAIの溶融・結晶化実験について水素圧力，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た．また，低水蒸気圧下でのCAI模擬物質の溶融体と水蒸気間の酸素同位体交換実験を開始した．これまでの実験結果と溶融CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察・分析とから原始惑星系円盤CAI形成領域のガス圧力を見積もった．
Vigarano (CV3) 隕石中のCAI V2-01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た．もし1400 Kの定温下で結晶成長したと仮定すると，この観察結果は，メリライトの結晶成長中に原始太陽系星雲ガスの圧力が，3E-4barから1E-4barに減少したことを示す．また，Al-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 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．低水蒸気圧および低CO蒸気圧でのCAI模擬物質の溶融・結晶化における酸素同位体交換実験をおこなう．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．AOA形成場の温度・圧力推定 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．隕石中のAOAに対し，組織，結晶サイズ，方位関係，エンスタタイトの分布・存在度を決定する．
３．初期太陽系円盤での金属鉄形成プロセスの制約 初期太陽系円盤条件に即した温度・圧力条件で金属鉄核形成実験を開始する．
４． CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察・分析 細粒CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察を開始する．この観察と実験で推定される凝縮挙動を組み合わせ，メリライトの結晶成長する温度，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ことによりCAIの凝縮時間を求める．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．
以上の実験で求めた速度論データと隕石の分析結果を融合し，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実証する考察を開始する．
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[Presentation] Discovery of Breccias on Bennu and Comparison to Chondrites.2019
Author(s)
H. C. CONNOLLY JR., T. J. MCCOY, K. J. WALSH, D. S. LAURETTA, E. R. JAWIN, D. N. DELLAGIUSTINA, V. E. HAMILTON, P. R. CHRISTENSEN, M. DELBO, O. BARNOUIN, L. P. KELLER, S. MESSENGER, K. NAKAMURA-MESSENGER, S. TACHIBANA,, H. YURIMOTO, AND THE OSIRIS-REX TEAM.他7名
Organizer
Solar-System symposium in Sapporo 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Comparison of solar wind He implantation profiles among Genesis H, L, and E collectors.2019
Author(s)
K.BAJO, A.TONOTANI, C.T.OLINGER, A.J.G. JUREWICZ, D. S. BURNETT, I. SAKAGUCHI, T. T. SUZUKI, S. ITOSE, M. ISHIHARA, K. UCHINO, R. WIELER, AND H. YURIMOTO
Organizer
Solar-System symposium in Sapporo 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Sampling and Analysis of Ryugu Regolith.2018
Author(s)
Tachibana S., Sawada H., Okazaki R., Takano Y., Okamoto C., Yano H., Miura Y., Sakamoto K., Yurimoto H., Nakamura T., Noguchi T., Yabuta H. and Naraoka H.
Organizer
AGU Fall Meeting
Invited
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