Raw materials of the Earth: An experimental study on the chondrule-gas reaction

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K03652
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 今栄 直也 国立極地研究所, 先端研究推進系, 助教 (60271037)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀江 憲路 国立極地研究所, 先端研究推進系, 助教 (00571093)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 石英ガラス管真空封入実験 / 珪酸塩鉱物の硫化 / 初期地球 / エンスタタイトコンドライト

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題で用いる縦型環状電気炉の運転を開始している。本課題の珪酸塩鉱物の硫化実験には至っていないものの、その実験準備ともなるので以下の概要に含める。石英ガラス管真空封入法による加熱実験を今年度は4-5回実施した。加熱試料は、粉末石英、磁鉄鉱、および金属鉄粉末、の混合物で、ファヤライト合成を目的とした。ファヤライトは天然での入手が難しく、合成して実験・分析に利用することを目的とした。出発物質、加熱条件、を変えて行い、酸素分圧を考慮して行なった。生成物は解析中であるが予察結果から合成法の出発物質と温度の条件が確認できた。また、共同研究者によるシリカ相の相転移を調べるためエコンドライト試料の加熱を行った。本研究課題の予算の一部はこのための実験に用いた石英ガラス管の購入にあてたが、予算の一部は繰り越した。また、立川キャンパスへの移転後当装置のガス導入雰囲気制御を行う実験は行っていなかった。このため、アルゴンガスを導入する配管調整および補助ヒーターを導入して炉内温度勾配を調整するシステムの導入を実施した。前者は、ウスタイトとシリカとの反応によるファヤライト合成を可能にする。また、後者は、石英管内に温度勾配制御を行うことを可能にする。リュウグウの地球風化実験を当実験室にて今年度も継続して実施したこともあり、本課題を本格的に開始するには至らなかった。次年度以降、「地球の化学組成はいかにして決まったか?」の問題に答えるための珪酸塩鉱物の関与する硫化実験を開始することを計画している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

リュウグウの分析を今年度も継続して実施したため、当科研費の研究テーマそのものの実験を開始するには至ってない。次年度以降に本格的に実施する。このために予算の一部は繰り越した。

Strategy for Future Research Activity

今年度は、本格的に石英管を用いた珪酸塩の硫化実験を行い、生成物の観察・解析を実施し、本格的な実験的研究へと進める。

Causes of Carryover

計画の変更のため。

Research Products

• [Journal Article] A history of mild shocks experienced by the regolith particles on hydrated asteroid Ryugu (2023)
  • Author(s): Tomioka Naotaka、Yamaguchi Akira、Ito Motoo、Uesugi Masayuki、Imae Naoya、Shirai Naoki、Ohigashi Takuji、Kimura Makoto、Liu Ming-Chang、Greenwood Richard C., et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 7 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41550-023-01947-5
• [Journal Article] Insight into multi-step geological evolution of C-type asteroids from Ryugu particles (2023)
  • Author(s): Yamaguchi Akira、Tomioka Naotaka、Ito Motoo、Shirai Naoki、Kimura Makoto、Greenwood Richard C.、Liu Ming-Chang、McCain Kaitlyn A.、Matsuda Nozomi、Uesugi Masayuki、Imae Naoya、Ohigashi Takuji, et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 7 Pages: 398～405
  • DOI: 10.1038/s41550-023-01925-x
• [Journal Article] Early fluid activity on Ryugu inferred by isotopic analyses of carbonates and magnetite (2023)
  • Author(s): McCain Kaitlyn A.、Matsuda Nozomi、Liu Ming-Chang、McKeegan Kevin D.、Yamaguchi Akira、Kimura Makoto、Tomioka Naotaka、Ito Motoo、Imae Naoya、Uesugi Masayuki、Shirai Naoki、Ohigashi Takuji、Greenwood Richard C., et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 7 Pages: 309～317
  • DOI: 10.1038/s41550-022-01863-0
• [Journal Article] Oxygen isotope evidence from Ryugu samples for early water delivery to Earth by CI chondrites (2022)
  • Author(s): Greenwood Richard C.、Franchi Ian A.、Findlay Ross、Malley James A.、Ito Motoo、Yamaguchi Akira、Kimura Makoto、Tomioka Naotaka、Uesugi Masayuki、Imae Naoya、Shirai Naoki、Ohigashi Takuji, et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 7 Pages: 29～38
  • DOI: 10.1038/s41550-022-01824-7
• [Journal Article] Antarctic micrometeorite composed of CP and CS IDP‐like material: A micro‐breccia originated from a partially ice‐melted comet‐like small body (2022)
  • Author(s): Noguchi Takaaki、Matsumoto Rikako、Yabuta Hikaru、Kobayashi Hanae、Miyake Akira、Naraoka Hiroshi、Okazaki Ryuji、Imae Naoya、Yamaguchi Akira、Kilcoyne A. L. David、Takeichi Yasuo、Takahashi Yoshio
  • Journal Title: Meteoritics & Planetary Science Volume: 57 Pages: 2042～2062
  • DOI: 10.1111/maps.13919
• [Journal Article] Incorporation of 16O-rich anhydrous silicates in the protolith of highly hydrated asteroid Ryugu (2022)
  • Author(s): Liu Ming-Chang、McCain Kaitlyn A.、Matsuda Nozomi、Yamaguchi Akira、Kimura Makoto、Tomioka Naotaka、Ito Motoo、Uesugi Masayuki、Imae Naoya、Shirai Naoki、Ohigashi Takuji、Greenwood Richard C., et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 6 Pages: 1172～1177
  • DOI: 10.1038/s41550-022-01762-4
• [Journal Article] A pristine record of outer Solar System materials from asteroid Ryugu’s returned sample (2022)
  • Author(s): Ito Motoo、Tomioka Naotaka、Uesugi Masayuki、Yamaguchi Akira、Shirai Naoki、Ohigashi Takuji、Liu Ming-Chang、Greenwood Richard C.、Kimura Makoto、Imae Naoya, et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 6 Pages: 1163～1171
  • DOI: 10.1038/s41550-022-01745-5
• [Presentation] 小惑星リュウグウ表層粒子の衝撃変成 (2022)
  • Author(s): 富岡尚敬, 山口亮, 伊藤元雄, 上椙真之, 今栄直也, 白井直樹, 大東琢治, 木村眞, 他
  • Organizer: 日本鉱物科学会年会
• [Presentation] CP IDPとCS IDP類似物の微細な角礫岩である南極微隕石 (2022)
  • Author(s): 野口高明, 松本理佳子, 薮田ひかる, 小林華栄, 三宅亮, 奈良岡浩, 岡崎隆司, 今栄直也, 山口亮, キルコイン・デービッド, 武市康男, 高橋嘉夫
  • Organizer: 日本鉱物科学会年会
• [Presentation] EARLY FLUID ACTIVITY ON THE RYUGU PARENT ASTEROID INFERRED FROM 53MN-53CR AGES OF RYUGU CARBONATE (2022)
  • Author(s): K. A. McCain, N. Matsuda, M.-C. Liu, K. D. McKeegan, A. Yamaguchi, M. Kimura, N. Tomioka, M. Ito, N. Imae, M. Uesugi, N. Shirai, T. Ohigashi, R. C. Greenwood, K. Uesugi, et al.
  • Organizer: 85th Annual Meeting of The Meteoritical Society
• [Presentation] THE O-ISOTOPE COMPOSITION OF RYUGU PARTICLES: THE MOST PRISTINE CIs? (2022)
  • Author(s): R. C. Greenwood, I. A. Franchi, R. Findlay, J. A. Malley, M. Ito, A. Yamaguchi, M. Kimura, N. Tomioka, M. Uesugi, N. Imae, N. Shirai, T. Ohigashi, et al.
  • Organizer: 85th Annual Meeting of The Meteoritical Society
• [Presentation] Chemical characteristics of Ryugu particles returned by the Hayabusa2 spacecraft (2022)
  • Author(s): N. Shirai, M. Ito, N. Tomioka, M. Uesugi, A. Yamguchi, N. Imae, T. Ohigashi, et al.
  • Organizer: JpGU
• [Presentation] X-ray diffraction study of the Ryugu powder: Comparison with carbonaceous chondrites (2022)
  • Author(s): N. Imae, A. Yamaguchi, M. Kimura, N. Tomioka, M. Ito, M. Uesugi, N. Shirai, T. Ohigashi, et al.
  • Organizer: JpGU
• [Presentation] Hayabusa2 returned samples: Unique and pristine record of Solar System materials from asteroid Ryugu (2022)
  • Author(s): 伊藤 元雄, 富岡 尚敬, 上椙 真之, 山口 亮, 今栄 直也, 白井 直樹, 大東 琢治, 木村 眞,他
  • Organizer: JpGU
• [Presentation] Characterization of organic materials in Ryugu particles and investigation for their origin and nature (2022)
  • Author(s): Masayuki Uesugi, Hayato Yuzawa, Takuji Ohigashi, Motoo Ito, Naotaka Tomioka, Yu Kodama, Naoki Shirai, Kentaro Uesugi, Akira Yamaguchi, Naoya Imae, Makoto Kimura, et al.
  • Organizer: JpGU
• [Presentation] Origin of silica polymorphs in eucrites: Implications for the crystallization of eucritic magma and metamorphic history of Vestan crust (2022)
  • Author(s): Rei Kanemaru, Akira Yamaguchi, Naoya Imae, Aiko Nakato, Junko Isa, Hirotsugu Nishido
  • Organizer: The 13th Symposium on Polar Science
• [Presentation] An artificial laboratory alteration of the Ryugu samples: Comparison with the Orgueil CI chondrite and implication to the long durational sample storage (2022)
  • Author(s): Naoya Imae, Naotaka Tomioka, Motoo Ito, Akira Yamaguchi, Makoto Kimura, Masayuki Uesugi, Naoki Shirai, Takuji Ohigashi, et al.
  • Organizer: The 13th Symposium on Polar Science
• [Presentation] The relationship between Ryugu samples and CY and CI chondrites: Another twist in the tale (2022)
  • Author(s): Richard Greenwood, I.A Franchi, R. Findlay, J. A. Malley, M. Ito, A. Yamaguchi, M. Kimura, N. Tomioka, M. Uesugi, N. Imae, N. Shirai, T. Ohigashi, et al.
  • Organizer: The 13th Symposium on Polar Science
• [Presentation] Na-rich phase in Ryugu particle: Evidence for metasomatic agent in the parent asteroid? (2022)
  • Author(s): Akira Yamaguchi, Naotaka Tomioka, Motoo Ito, Makoto Kimura, Naoki Shirai, Richard C. Greenwood, Ming-Chang Liu, Kaitlyn A. McCain, Nozomi Matsuda, Masayuki Uesugi, Naoya Imae, Takuji Ohigashi, et al.
  • Organizer: The 13th Symposium on Polar Science
• [Presentation] Ryugu’s volatiles investigated using stepped combustion and EGA methods (2022)
  • Author(s): A.B. Verchovsky, F. A. J. Abernethy, M. Anand, I. A. Franchi, M. M. Grady, R. C. Greenwood, M. Suttle, M. Ito, N. Tomioka, M. Uesugi, A. Yamaguchi, M. Kimura, N. Imae, et al.
  • Organizer: Hayabusa2022
• [Presentation] P-rich compounds within the Ryugu sample collection: a perspective from joint MicrOmega/Curation, the OU and Phase2 Kochi curation activities (2022)
  • Author(s): Pilorget, C., Loizeau, D., Ito, M., Bibring, J.-P., Carter, J., Le Pivert-Jolivet, T., Riu, L., Brunetto, R., Tomioka, N., Uesugi, M., Yamaguchi, A., Imae, N., et al.
  • Organizer: Hayabusa2022
• [Presentation] Raman micro-spectroscopic study of carbonates on the surafce of Y-980115 (2022)
  • Author(s): Hiroharu Yui, Hayato Tsuchiya, Shu-hei Urashima, Keisuke Narahara, Aruto Kashima, Naoya Imae, Akira Yamaguchi
  • Organizer: The 13th Symposium on Polar Science
• [Presentation] 放射光CTで得られるリュウグウ試料の3次元構造 (2022)
  • Author(s): 上椙真之, 伊藤元雄, 松本恵, 土山明, 中村智樹, 平原佳織, 富岡尚敬, 上杉健太郎, 山口亮, 今栄直也, 白井直樹, 大東琢治, 他
  • Organizer: 日本惑星科学会秋季講演会