原始地球大気中における天体衝突によるHCN生成量の実験的推定

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20340155
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 杉田 精司 The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (80313203)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 門野 敏彦 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (60359198)
• Keywords: 惑星起源・進化 / 地球化学 / 有機化学 / 宇宙科学 / 生命の起源 / 天体衝突 / 衝突蒸発現象 / 高速分光計則

Research Abstract

本年度は、実際の天体衝突の条件をより忠実に再現するために、前年度のレーザー照射実験の結果に基づいてJAXA/ISASの2段式高速衝突銃施設を用いた実験を実施した。衝突実験においては、高速分光計測、フィルター分光計測、固体物質の回収分析を同時に実施した。まず、高速分光計測では、従来のNASA/Ames研究センターでは計測がなされていなかったCNおよびC_2分子の高波長分解能計測と時間分解計測(ストリークカメラを用いて気体分子発光を時間の関数として計測)に成功した。高波長分解計測の結果は、～7km/sの炭素質弾丸の高速衝突において発生する分子の熱状態がレーザー照射で発生する高温プラズマの熱状態でよく再現できることを示していた。また、時間分解計測の結果は、CNの濃度が時間と共に上昇することを示しており、衝突蒸気雲中で高い生成量を持っていることを明らかにした。さらに、フィルター分光計測では、CNおよびC_2の分子発光バンドに対応した波長の光を画像として計測することによって、CNの場所による生成効率の違いを調査した。実験結果は、理論的予測どおり衝突蒸気雲の先端部分においてCNの相対濃度が最も高くなることを示唆するものであった。これらの実験結果は、レーザー照射実験と衝突実験の定量比較を可能にするものであり、レーザー照射実験の結果を高速衝突で生成される物質量の推定に使えることを示唆しており、今後の研究の展開において非常に重要な意義を持つ。この一方で、固体回収分析については、プラスチック弾丸を使用した今年度の実験では、固体物質の収率が非常に悪く、シアン化合物の合成は検出できなかった。だが、実験プロトコル自体は確立できたので、次年度の実験の基礎固めをしたという意義は大きい。

Research Products

• [Journal Article] Impact-induced N_2 production from ammonium sulfate(NH4)_2SO_4 : Implications for the origin and evolution of N_2 in Titan's atmosphere (2010)
  • Author(s): Fukuzaki, S., Y.Sekine, H.Genda, 杉田精司, T.Kadono, T.Matsui
  • Journal Title: Icarus (印刷中 掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact experiments with a new technique for acceleration of projectiles to velocities higher than Earth's escape velocity 11.2km/s (2010)
  • Author(s): Kadono, T., T.Sakaiya, Y.Hironaka, K.Otani, T.Sano, T.Fujiwara, T.Mochiyama, 黒澤耕介, 杉田精司, Y.Sekine, W.Nishikanbara3, T.Matsui, S.Ohno, A.Shiroshita, K.Miyanishi, N.Ozaki, R.Kodama, A.M.Nakamura M.Arakawa, S.Fujioka, K.Shigemori
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research 115(doi : 10.1029/2009JE003385)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interpretation on Deep Impact results : Radial distribution of ejecta and the size distribution of large-sized grains (2010)
  • Author(s): Kadono, T., 杉田精司, T.Ootubo, S.Sako, T.Miyata, R.Furusho, M.Honda, H.Kawakita, J.Watanabe
  • Journal Title: Earth Planets and Space 62 Pages: 13-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] C型小惑星の探査における可視・近赤外分光の役割 (2010)
  • Author(s): 廣井孝弘, 杉田精司
  • Journal Title: 日本惑星科学会誌 遊星人 19 Pages: 36-47
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact experiments with projectiles at velocities higher than 10km/s (2009)
  • Author(s): Kadono, T., T.Sakaiya, Y.Hironaka, K.Otani, T.Sano, T.Fujiwara, T.Mochiyama, 黒澤耕介, 杉田精司, Y.Sekine, W.Nishikanbara3, T.Matsui, S.Ohno, A.Shiroshita, K.Miyanishi, N.Ozaki, R.Kodama, A.M.Nakamura, M.Arakawa, S.Fujioka, K.Shigemori
  • Journal Title: Proceedings of APS Topical Conf.on Shock Compression of Condensed Matter 16 Pages: 875-877
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient cyanide formation due to impacts of carbonaceous bodies on a planet with a nitrogen-rich atmosphere (2009)
  • Author(s): 杉田精司, P.H.Schultz
  • Journal Title: Geophysical Research Letters 36(doi : 10.1029/2009GL040252)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct measurements of chemical composition of shock-induced gases from calcite : an intense global warming after the Chicxulub impact due to the indirect greenhouse effect of carbon monoxide (2009)
  • Author(s): Kawaragi, K.Y.Sekine, T.Kadono, 杉田精司, S.Ohno, K.Ishibashi, 黒澤耕介, T.Matsui, S.Ikeda
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters 282 Pages: 56-64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rotational-Temperature Measurements of Chemically Reacting CN using Band-Tail Spectra (2009)
  • Author(s): 黒澤耕介, 杉田精司, K.Fujita, K.Ishibashi, T.Kadono, S.Ohno, T.Matsui
  • Journal Title: Journal of Thermophysics and Heat Transfer 23 Pages: 463-472
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 月衝突盆地地形補償メカニズムの比較研究 (2009)
  • Author(s): 並木則行, 杉田精司, 石原吉明, 野田寛大, 佐々木晶, 岩田隆浩, 花田英夫, 荒木博士, 黒澤耕介, 松村瑞秀, 横山聖典, 鎌田俊一, 久保公央, 森朝子, 佐藤麻里
  • Journal Title: 日本測地学会誌 55 Pages: 291-305
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MELOSの目指す火星表層科学探査 (2009)
  • Author(s): 杉田精司, 宮本英昭, 橘省吾, 岡田達明, 出村裕英, 大森聡一, 並木則行, 高橋幸弘, 三浦弥生, 長尾敬介, 三河内岳, 佐藤毅彦
  • Journal Title: 日本惑星科学会誌 遊星人 18 Pages: 79-83
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Roles of Shock-induced Ionization due to >10km/s Impacts on Evolution of Silicate Vapor Clouds (2010)
  • Author(s): 黒澤耕介, 杉田精司, T.Kadono, K.Shigemori, T.Hironaka, N.Ozaki, A.Shiroshita, Y.Cho, T.Sakaiya, S.Fujioka, S.Tachiban a,.T.Cinci, R.Kodama, T.Matsui
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXI
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] The Estimate of the Amount of Ejecta in LCROSS Mission (2010)
  • Author(s): Okamura, N., 杉田精司, Hong, P.K., Y.Sekine, H.Terada, N.Takatoh, Y.Hayano, T.Fuse, H.Kawakita, D.H.Wooden, E.F.Young, P.G.Lucey, R.Furusho, J.Watanabe, J.Haruyama, R.Nakamura, 黒澤耕介, T.Hamura, T.Kadono
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXI
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] Hot Bands Observation of Water in Ejecta Plume of LCROSS Impact Using the Subaru Telescope (2010)
  • Author(s): Hong, P.K., 杉田精司, Okamura, N., Y.Sekine, H.Terada, N.Takatoh, Y.Hayano, T.Fuse, H.Kawakita, D.H.Wooden, E.F.Young, P.G.Lucey, R.Furusho, J.Watanabe, J.Haruyama, R.Nakamura, 黒澤耕介, T.Hamura, T.Kadono
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXI
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] Effects of laser energy of LIBS spectra (2010)
  • Author(s): Cho, Y., 杉田精司, K.Ishibashi, S.Ohno, S.Kamata, 黒澤耕介, Y.Sekine, T.Arai, M.Kobayashi, H.Senshu, K.Wada, N.Namiki, T.Matsui
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXI
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] Viscoelastic Deformation of Lunar Basins : Implications for Lunar Farside Thermal History Based on Selenodetic Data of Kaguya (2010)
  • Author(s): Kamata, S., 杉田精司, Y.Abe, Y.Ishihara, Y.Harada, N.Namiki, T.Iwata, H.Hanada, H.Araki
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXI
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] A New Modified Gaussian Model(MGM)Using the Cross-Validation Method (2010)
  • Author(s): Tsuboi, N., 杉田精司, T.Hiroi, K.Nagata, M.Okada
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXI
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] Has Titan's atmospheric N_2 been replenished from Crustal NH_3 Through Cometary Impacts? (2010)
  • Author(s): Fukuzaki, S., Y.Sekine, 杉田精司, H.Genda, T.Kadono, T.Matsui
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXI
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] Effect of Spectral Quality on Laser-induced Breakdown Spectroscopy Me asurements : The Precision of Elemental Abundance Prediction Using Partial Least Squares Regression (2010)
  • Author(s): Ishibashi, K.S.Ohno, K.Wada, H.Senshu, M.Kobayashi, T.Arai, N.Namiki, T.Matsui, Y.Cho, Y.S.Kamata, 杉田精司, Y.Lijima, S.Tazawa, H.Noda, S.Sasaki,
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXI
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-03-04