2017 Fiscal Year Annual Research Report
Deciphering the evolution history of volatile elements toward the formation of the water-planet, recorded in lunar potassium feldspar
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17H02992
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
橋爪 光 茨城大学, 理学部, 教授 (90252577)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤谷 渉 茨城大学, 理学部, 助教 (20755615)
山中 千博 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (10230509)
掛川 武 東北大学, 理学研究科, 教授 (60250669)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 月 / 岩石圏 / アンモニア / 窒素同位体 / 微小領域分析 / 炭素イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
月は、月－地球系の一部を構成する重要な天体である。月岩石中に水が含まれることが近年明らかになり、月の研究から水惑星・地球の出自を解明できるかもしれない、と考えられつつある。本研究では、月火成岩中カリ長石に捕獲された窒素・水素同位体組成を求めることにより、形成初期の月・岩石圏における揮発性元素の同位体進化史を解読する。この情報から、最有力の月形成仮説であるジャイアント・インパクト形成仮説、あるいは、形成直後の惑星表面に揮発性物質が供給されたとするレイト・ベニア仮説など、月・地球系の形成や水惑星の形成・進化、など地球科学の根幹をなす重要な仮説の検証が可能である。
月岩石中に広く見られるカリ長石に注目する。還元的な月岩石圏では、窒素はアンモニウムイオンの形で、カリ長石に濃集している可能性が高い。月岩石圏は、地球岩石圏に比べ還元的なため、水素が水ではなく水素単体で安定に存在する可能性が指摘されている。地球表層岩石圏は生命の介在によりアンモニアに富むのに対し、月岩石圏では無機平衡反応で同様にアンモニアに富む環境が作られた可能性が高い。アンモニウムイオンのイオン半径(1.51Å)はカリウム(1.52Å)とほぼ同じなので、アンモニアの一部がアンモニウムイオンとして存在した場合、含カリ鉱物中にカリウムを置換する形で窒素が捕獲される。本研究では、カリ長石中の窒素・水素の同位体組成を微小領域同位体分析装置により取得するための技術開発を進める。
平成29年度において、炭素イオン照射体制を確立した。地球産のカリ長石並びに月隕石の研磨済み試料を用意し、炭素イオンを照射することにより試料内100-200nmの深さに炭素濃縮層を形成することが出来た。
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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
平成29年度において、炭素イオン照射体制を確立した。地球産のカリ長石並びに月隕石の研磨済み試料を用意し、炭素イオンを照射することにより試料内100-200nmの深さに炭素濃縮層を形成することが出来た。炭素イオン照射は、高崎・量子科学技術研究開発機構において実施した。予備実験で天然同位体組成の炭素を用いると、同位体分析時に、試料表面にコンタミとして存在する炭素と打ち込まれた炭素の区別出来ず、分析精度が劣ることが判明したので、13Cを打ち込むことにした。そのために、高崎で通常用いられる炭素イオン源を特注の13C同位体炭素仕様の物に置き換えて、13C炭素照射を実現した。特注のイオン源を用いることで高崎で通常実現する13C炭素イオンフラックスを100倍引き上げることが可能となり、高効率の実験が実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度においては、二次イオン質量分析計(NanoSIMS)が不調だったため、高精度同位体分析は実現しなかった。平成30年度において、前年度の分も含めてハイペースで分析を進める事を計画している。今年度において、イオン照射から微小領域同位体分析までの一貫分析技法を完成させ、実際の月隕石を用いた分析に進みたい。
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