2021 Fiscal Year Research-status Report
極低温星間分子雲におけるH2Oガスの起源：CO-H2O氷からH2Oは脱離するか？
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20K14534
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| Research Institution | National Institute of Science and Technology Policy |
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Principal Investigator |
北島 謙生 文部科学省科学技術・学術政策研究所, 第2研究グループ, 研究員 (70845445)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 氷 / 光脱離 / 水分子 / 星間分子雲 / 星間塵表面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星間分子雲に存在するH2Oガスの起源は重要な天文学的興味となっている．分子雲に存在する微粒子（星間塵）は，その表面が極低温のH2O氷で覆われており，星間塵表面からの光脱離が有力な起源の候補とされている．一方で，実際の星間塵では，H2O氷の表面がCOなどの固体に覆われた二層構造の氷が存在しており，下層のH2O氷からの光脱離が起こるかは自明ではなかった．そこで，本研究ではCOとH2Oからなる二層構造の氷(CO-H2O氷)を実験的に作成し，光刺激脱離法と共鳴多光子イオン化法（PSD-REMPI法）を用いて，下層H2Oの脱離が起こりうるかを検証した．
2021年度は，H2O氷上に蒸着するCO固体の厚さを変化させ，PSD-REMPI法による下層H2O分子の検出実験を行った．10ケルビンの金属基板に試料ガスを暴露して，異なる厚さのCO-H2O氷を作成し，532nmレーザーの照射によりH2Oを脱離させた．532nmの光子は主に金属基板に吸収され，生じたフォノンの伝搬により氷表面から分子を脱離させうる．昨年度の予備実験では，まず純粋なH2O氷からのH2O分子の光脱離を確認し，さらに，H2O氷上に数分子層のCOを蒸着させたところ，H2Oの脱離量に大きな減少は観測されなかった．そこで本年度は，H2O氷を被覆するCO固体の厚さを変化させて測定を試みたところ，H2O収量の減少が観測された一方で，H2Oの脱離量はゼロにならず，およそ一定値で飽和する傾向が見られた．近年の研究でも，CO固体が，多孔質の構造を持つ結果が示されており，CO固体が持つ空隙を通じてH2Oが脱離している可能性が示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究と並行して進めていた研究テーマとして，最近，極低温氷に生じる電気化学的現象が明らかとなり（Kitajima et al., J. Phys. Chem. Lett., 2021, 12, 704-710），2021年度はそちらの研究を優先して取り組んだ．その代わり，本研究の実施時期を延期させ，当該研究の科研費を次年度に繰り越すことで，本研究を継続して進めることとした．
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| Strategy for Future Research Activity |
繰り越した科研費を使用し，北海道大学での実験研究の実施などにより，本研究を推進する予定である．また，近年，CO固体の構造については，興味深い研究成果が得られており，そうした研究事例との比較を行いつつ，CO-H2O氷における下層のH2O脱離についてより定量的な示唆を得たい．また，2021年度では532 nmの波長を使用したが，H2Oが直接吸収を示すUV領域での光脱離実験を検討している．
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| Causes of Carryover |
2021年度の研究の進捗状況から，本研究を次年度も継続することとした一方，2021年度末には，研究代表者の所属機関の変更があった．そこで次年度は，北海道大学での実験研究を実施するための旅費を主な使途とし，さらに，試料ガスや光学部品等の購入を目的として科研費を使用する．
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