Reconstruction of impact histories in early solar system based on shock metamorphic features in meteorites

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00726
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: Kurosawa Kosuke 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 上席研究員 (80616433)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 玄田 英典 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (90456260) ; 新原 隆史 岡山理科大学, 理学部, 准教授 (20733679) ; 鹿山 雅裕 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (30634068) ; 小池 みずほ 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (60836154) ; 三河内 岳 東京大学, 総合研究博物館, 教授 (30272462) ; 佐野 有司 高知大学, 海洋コア総合研究センター, 特任教授 (50162524) ; 松井 孝典 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 所長 (80114643)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 天体衝突 / 衝撃変成隕石 / 初期太陽系軌道進化 / 衝撃波 / 微細組織観察 / 高速度衝突実験 / 二段式軽ガス衝撃銃 / 数値衝突計算

Outline of Final Research Achievements

We performed impact experiments on various targets that are assumed to be meteorite parent bodies to clarify the conditions under which shock metamorphic structures are formed on meteorites. We analyzed the gases produced by the impacts and recovered shocked solid samples, which were analyzed using newly developed methods. Shock physics modeling was also performed to investigate the elementary processes of momentum and energy partitioning during shock wave propagation in elasto-plastic materials. The results show that the stress threshold at which metamorphic textures are generated in rock-forming minerals is in agreement with the previous results. We found, however, that the behavior of energy partitioning is quite different from the conventional understanding. Specific textures, including devolatilization, high-pressure phase transition, and melting, are formed at lower impact velocities than previously expected.

Free Research Field

惑星科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球がなぜ生命あふれる惑星になり, 我々のような知的生命体を育むに至ったのか?は学問における究極の問いの一つであることは疑いがないであろう. この問の答えに迫るには太陽系の形成過程を明らかにし, 地球環境の初期条件を推定することが求められる. 本研究課題は実験/分析/理論の研究者が一丸となり隕石記録と整合的な惑星形成理論を構築することを目指した. 隕石中の衝撃変成の発生条件の見直しを行った成果は今後活用されていくだろう. 専門の異なる国内外の研究者を含む混成チームを結成し, 学際的研究を実践することができた. また博士研究員2名を雇用し, 人材育成も行った.