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2011 Fiscal Year Annual Research Report

氷衛星エンセラダスにおける海底熱水反応実験:内部海の化学の理解に向けて

Research Project

Project/Area Number 22740352
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

関根 康人  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 講師 (60431897)

Keywords惑星起源・進化 / 惑星探査 / 地球化学
Research Abstract

これまでの惑星物理探査により、木星や土星などのガス惑星を周るいくつかの氷衛星の氷地殻下に、内部海が存在することがわかってきたが、内部海の化学的情報は全く得られてこなかった。しかし、ごく最近の土星の衛星エンセラダスの内部海から噴出するジェットの発見により、その化学的情報が、直接探査や観測によってもたらされようとしている。本研究では、エンセラダス内部海における海底熱水活動の有無とそれが起っていた時期を明らかにする目的のもと、内部海環境を模擬した熱水反応実験を行い、その結果とジェット内の有機分子の化学組成パターンとの比較を行う。
最終年度は、温度や出発物質の化学組成をパラメタとして反応生成物を調べる実験を系統的に行った。さらに得られた実験結果に対して、熱力学平衡計算モデルを用いて、その結果の解釈や、化学反応におけるどの素過程が全体の反応を決定する役割を果たしているのかを調べた。その結果、エンセラダス内部のような高いアンモニア、二酸化炭素濃度条件下においては、鉱物と水との反応により生成する水素が、反応全体の酸化還元状態を決定していることがわかった。そのような条件下では、出発物質であるアンモニアの分解は起きず、二酸化炭素は炭酸塩として固定されることがわかった。さらに、本研究結果とカッシーニ探査機による観測結果を比較したところ、エンセラダス内部では300℃程度の熱水反応が起きている場合の生成物と観測結果が良く一致した。これらのことから、エンセラダス内部では、生命を育むような熱水環境が存在している可能性が高いことが示唆される。

  • Research Products

    (15 results)

All 2012 2011

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Giant impacts in the Saturnian system : a possible origin of diversity in the inner mid-sized satellites2012

    • Author(s)
      Sekine, Y., H. Genda
    • Journal Title

      Planetary and Space Science

      Volume: 63-64 Pages: 133-138

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) observation campaign : Strategies, implementation, and lessons learned2012

    • Author(s)
      Heldmann, J., 他多数
    • Journal Title

      Space Science Reviews

      Volume: (印刷中)(掲載確定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 鉱物・化学組成から読み取れる火星の環境変動史2012

    • Author(s)
      関根康人
    • Journal Title

      地質学雑誌

      Volume: (印刷中)(掲載確定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Manganese enrichment in the Gowganda Formation of the Huronian Supergroup : a highly oxidizing shallow-marine environment after the last Huronian glaciation2011

    • Author(s)
      Sekine, Y., E. Tajika, R. Tada, T. Hirai, K. T. Goto, T. Kuwatani, K. Goto, S. Yamamoto, S. Tachibana, Y. Isozaki, J. L. Kirschv ink
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters

      Volume: 307 Pages: 201-210

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Replacement and late formation of atmospheric N2 on undifferentiated Titan by impacts2011

    • Author(s)
      Sekine, Y., H.Genda, S.Sugita, T.Kadono, T.Matsui
    • Journal Title

      Nature Geoscience

      Volume: 4 Pages: 359-362

    • DOI

      doi:10.1038/NGE01147

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A ground-based observation of the LCROSS impact events using the Subaru Telescope2011

    • Author(s)
      Hong, P.K., S.Sugita, N.Okamura, Y.Sekine, H.Terada, 他
    • Journal Title

      Icarus

      Volume: 214 Pages: 21-29

    • DOI

      doi:10.1016/j.icarus.2011.05008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Osmium evidence for synchronicity between a rise of atmospheric oxygen and Palaeoproterozoic deglaciation2011

    • Author(s)
      Sekine, Y., K.Suzuki, R.Senda, K.T.Goto, E.Tajika, 他6名
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 2(502) Pages: 1-6

    • DOI

      doi:10.1038/ncomms1507

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oxidizing proto-atmosphere on Titan : constraint from N2 formation by impact shock2011

    • Author(s)
      Ishimaru, R, Y.Sekine, T.Matsui, O.Mousis
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 741 Pages: 1-6

    • DOI

      doi:10.1088/2041-8205/741/1/L10

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Co-evolution of the atmosphere, ocean, and life over Earth's history2011

    • Author(s)
      Sekine, Y.
    • Organizer
      Germany-Japan Round Table
    • Place of Presentation
      ハイデルベルグ(ドイツ)
    • Year and Date
      2011-12-02
  • [Presentation] Hydrothermal systems in Enceladus : Constraints from experiments and observations2011

    • Author(s)
      Sekine, Y., T.Shibuya, T.Kuwatani, K.Suzuki
    • Organizer
      PERC Planetary Geology Field Symposium
    • Place of Presentation
      北九州、北九州国際会議場
    • Year and Date
      2011-11-05
  • [Presentation] 氷衛星エンセラダスの熱水環境に対する実験的制約2011

    • Author(s)
      関根康人、澁谷岳造、桑谷立、鈴木勝彦
    • Organizer
      2011年日本惑星科学会秋季講演会
    • Place of Presentation
      相模原、相模女子大学
    • Year and Date
      2011-10-22
  • [Presentation] Experimental constraints on exogenic and endogenic N2 formation on Titan, Triton, and Enceladus2011

    • Author(s)
      Sekine, Y.
    • Organizer
      Nitrogen in planetary systems : the early evolution of the atmospheres of terrestrial planets
    • Place of Presentation
      バルセロナ(スペイン)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] 火星・タイタンの表層環境大変動イベントと地球環境進化への示唆2011

    • Author(s)
      関根康人
    • Organizer
      日本地質学会第118年学術大会
    • Place of Presentation
      水戸、茨城大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-11
  • [Presentation] The role of hypervelocity impacts in the formation and evolution of the Saturnian satellites2011

    • Author(s)
      Sekine, Y.
    • Organizer
      BepiColombo-Messenger Workshop
    • Place of Presentation
      京都、京都大学
    • Year and Date
      2011-09-05
  • [Presentation] Experimental constraints on hydrothermal systems on Enceladus2011

    • Author(s)
      Sekine, Y., T.Shibuya, K.Suzuki
    • Organizer
      Asia Oceania Geosciences Society 2011
    • Place of Presentation
      台北(台湾)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-12

URL: 

Published: 2013-06-26  

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