2023 Fiscal Year Annual Research Report
Meteoritic and theoretical studies on the origin of isotopic dichotomy in meteorites
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23H00143
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
横山 哲也 東京工業大学, 理学院, 教授 (00467028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井田 茂 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (60211736)
中本 泰史 東京工業大学, 理学院, 教授 (60261757)
奥住 聡 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 隕石同位体二分性 / CC隕石・NC隕石 / CAI / CIコンドライト / 原始太陽系円盤 / 分子雲コア / 粒子運動解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【隕石研究①】CAIのCr-Ti-Ca同位体異常の分析を行った。形成後に熱溶融を被った粗粒CAI（CG）と異なり、凝縮時の情報を残す細粒CAI（FG）を集中的に分析した結果、FGのCr-Ti同位体組成はCGよりも大きく変動することが分かった。このことはFGが複数の場所/時間で形成したことを示唆する。Ca同位体組成については、48Caと43Caに富む2種類の端成分がCAI形成に寄与していることが明らかになった。Ca同位体組成とCAIの主成分化学組成に強い相関があることから、CAI形成領域では両端成分が中心星からの距離に従って不均一に分布していた可能性が示された。
【隕石研究②】CIコンドライトの分析を開始した。1-2mgのCIコンドライト20試料の元素存在度を測定した結果、Ca, Mn, P, REEといった元素の存在度が誤差の範囲を超えて大きく変動した。これは、母天体の水質変成で生じた二次鉱物の不均質分布を反映していると考えられる。
【理論研究①】分子雲から分子雲コアへの進化段階における同位体分布均質化を調べた。分子雲段階に対しては，第一ステップとして簡単な定式化を行い、基本的な性質を捉えた。フィラメント状分子雲から分子雲コアへの進化段階については具体的な数値シミュレーションを行い、定量的な結果を得た。
【理論研究②】木星が原始太陽系円盤において早期形成したとの仮説のもと、円盤ダスト進化計算を行い、NCおよびCC隕石のCr同位体濃度と隕石母天体の集積年代のトレンドを同時に再現しうる円盤モデルを特定した。
【理論研究③】原始惑星系円盤内のダストの酸素同位体交換およびシリケイトの結晶化について、ダストの運動のモンテカルロシミュレーションを行ない、酸素同位体交換ラインおよびシリケイト結晶化ラインの位置と幅を円盤パラメータの関数として求めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
隕石研究では、細粒CAIのCr-Ti-Ca同位体異常分析という、技術的にも困難な分析を実施した。FGのCr-Ti同位体組成がCGよりも大きく変動していること、CAIに48Caと43Caに富む2種類の端成分が寄与しているしていることなど、宇宙化学的に重要な結果を得ることができた。理論研究においても、分担者3名がそれぞれの研究を計画通りにすすめており、全体としておおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
【隕石研究】昨年度に引き続き、CAIの同位体分析（特に40Ca）を実施する。得られたCr, Ti, Ca同位体データを解析し、論文を執筆・投稿する。さらに、アルミニウムに富むコンドリュール（ARC）のCrおよびTi同位体分析を行い、CAIとコンドリュールの形成プロセスに制約を与える。CIコンドライトに関しては、これまで1-3 mg程度の小試料20個について、元素存在度分析を終えた。今年度は試料数を増やすと同時に、C2未分類コンドライトTagish LakeおよびTardaの分析も行う。
【理論研究】
（１）星間雲から分子雲コアにいたる過程はいくつかの段階に分けられるが，各段階で同位体分布がどの程度均質化されるのかを定量的に求めることを目指している。今年度は特に，フィラメント状星間雲から分子雲コアの段階に対し定量的な分析を行う。
（２）これまでに開発してきた原始太陽系円盤の固体粒子の成長・移動シミュレーションモデルに、隕石母天体の材料となる固体粒子アグリゲイトへの高温凝縮物(CAIなど)の取り込みを新たに組み込み、隕石母天体のCr, Ti同位体組成が高温凝縮物の取り込みによってどのように決定されるかを明らかにする。
（３）昨年度に構築した、太陽系円盤における粒子の移流・拡散・ドリフト運動など考慮した理論モデルを使って、同位体異常を持つ円盤内物質の分布の進化を解析する。
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Research Products
(55 results)
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[Presentation] Comparative Analysis of Natural Jarosite and Alunite-Bearing Rocks: Exploring Mineralogical, Textural, and Spectral Insights into Diverse Geological Settings.2024
Author(s)
Cao, F., Flemming, R.L., Izawa, M.R.M., Yokoyama, T., Yamashita, S., Masuda, Y., Gautam, I.
Organizer
Lunar and Planetary Science Conference, The Woodlands, USA.
Int'l Joint Research
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[Presentation] Molybdenum isotopic composition in volcanic rocks from Izu arc and Northeast Japan.2023
Author(s)
Tamura, T., Yokoyama, T., Gill, J.B., Iwamori, H., Kuritani, T., Ueki, K.
Organizer
AGU Fall Meeting 2023, San Francisco, USA.
Int'l Joint Research
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[Presentation] Cr-rich and Al-rich oxide grains with 16O-rich compositions in Ryugu samples.2023
Author(s)
Nguyen, A.N., Mane, P., Keller, L.P., Rahman, Z, Piani, L., …, Yokoyama, T., et al.
Organizer
MetSoc, Los Angels, USA
Int'l Joint Research
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[Presentation] New consortium study to determine the solar system composition using Ryugu samples., France. 2023/7/10.2023
Author(s)
Yokoyama, T., Dauphas, N., Fukai, R., Usui, T., Tachibana, S., Sch?nb?chler, M., Busemann, H., Abe, M., Yada, T.
Organizer
Goldschmidt Conference, Lyon, France
Int'l Joint Research
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[Presentation] Nickel isotopic composition of Ryugu samples returned by the Hayabusa2 mission2023
Author(s)
Spitzer, F., Burkhardt, C., Kleine, T., …, Yokoyama, T., et al.
Organizer
Goldschmidt Conference, Lyon, France
Int'l Joint Research
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[Presentation] Zinc, copper and calcium isotopic composition of Ryugu’s samples.2023
Author(s)
Moynier, F., Paquet, M., Dai, W., Yokoyama, T., Hu, Y., et al.
Organizer
Goldschmidt Conference, Lyon, France
Int'l Joint Research
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[Presentation] Highly siderophile element geochemistry of Phanerozoic komatiites and related mafic-ultramafic rocks in Gorgona island, Columbia.2023
Author(s)
Ihara, Y., Ishikawa, A., Yokoyama, T., Shimizu, K.
Organizer
Goldschmidt Conference, Lyon, France
Int'l Joint Research
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[Presentation] Barium isotopic composition of Ryugu samples by the Hayabusa2 mission.2023
Author(s)
Hidaka, H., Yoneda, S., Gautam, I., Yokoyama, T., et al.
Organizer
Goldschmidt Conference, Lyon, France
Int'l Joint Research
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