拡散による元素移動の実験的研究:初期太陽系年代学への影響と隕石母天体の熱史の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26287142
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 伊藤 元雄 独立行政法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (40606109)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 牛久保 孝行 独立行政法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 技術研究員 (10722837) ; 山口 亮 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (70321560)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 拡散 / 惑星の熱史 / SIMS / 年代測定

Outline of Annual Research Achievements

隕石とその構成鉱物には太陽系の起源や現在に至るまでの進化の過程と年代についての情報が鉱物組織、鉱物の割合、構成元素の同位体組成比や希土類元素をはじめとする微量元素分布の形で記録されており、その当時の形成過程・時間経過を知る上で非常に重要な役目を果たす。地球上の鉱物と同様に隕石中の鉱物にもまた色々なスケールで種々の元素、あるいは同位体組成比の不均質性が観察され、鉱物生成後の熱的影響により元々の分布から変化したものであり、固体中の元素の拡散現象に大きく支配される。従って、鉱物中での元素の拡散速度から天然の鉱物中に見られる元素・同位体組成比の不均質分布から鉱物の熱史を定量的に解析する事ができる。このためケイ酸塩鉱物中の元素の拡散係数を求めるために多くの実験的研究がなされている。しかしデータの蓄積は未だに十分でなく、また研究者ごとに拡散係数の値がオーダーを超えて異なる事があるなど、鉱物の熱史や放射性核種を用いた太陽系年代学の定量的議論の障害となっている。そこで１．太陽系初期凝縮物の一つであるコンドリュールに半減期の異なるAl-Mg系とFe-Ni系の年代測定を適用し、初期太陽系年代学の基礎的なデータを収集する、２．隕石を構成する主要なケイ酸塩鉱物中の元素の拡散速度を実験的に決定、３．隕石とその母天体における熱史の確立と初期太陽系年代学への影響を拡散の観点から定量的に明らかにする事を目的としている。
平成２６年度は上記のうち２．に主眼を置いた実験的研究を進めた。特に天然の単結晶の選定と結晶軸の決定に関しては慎重に行い、拡散実験に最適な試料の選定を行った。試料は実験に最適なサイズへの切り出しも終えており、拡散加熱実験を開始している。１．に関しては、本研究の目的に即した普通コンドライトの選定を岩石鉱物学的研究を最初に行うことで、SIMSによる年代測定に繋げていく。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

拡散実験に用いる天然エンスタタイト単結晶の選定と結晶軸方向の決定、結晶軸にそった試料の切り出しを丁寧に行う事で、以降の拡散加熱実験を順調に行う事が可能になっている。拡散加熱実験には加熱温度に応じて加熱時間が変化するが、これまでの研究結果を元にして数値計算を行い、最適な加熱時間を見積もり実行している。また年代測定に使用する隕石（特にコンドリュールの多い普通コンドライト）を研究分担者らと選定を進めており、岩石鉱物学的研究を開始した。

Strategy for Future Research Activity

平成２７年度は、拡散加熱済みの試料をSIMSによる深さ方向分析で分析を進める。なお、本測定法は研究代表者の過去の研究成果から、測定条件などを移行する事によりスムースに実行可能である。研究分担者らと進めている隕石の選定を進め、岩石鉱物学的研究が終わり次第、Al-MgとFe-Ni系の年代測定法を適用する。初期太陽系における異なる半減期の年代測定を同一試料に適用し、より詳細な年代の情報を得るとともに、母天体における年代の情報の撹乱についても知見を得る。

Causes of Carryover

１．SIMS用消耗品のうち二次イオン検出器の劣化が平成２６年度に顕著ではなかったため未交換、しかし検出シグナルの安定性の確保と検出効率の観点から平成２７年度後半から平成２８年度始めには交換予定である。
２．研究支援パートタイマーの雇用開始が平成２６年６月下旬までのびたため、雇用期間が当初予定の８割程度になった。
以上の理由により次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

１．平成２７年度使用予定のSIMS用消耗品は既にリストアップ済みであり、購入しだい交換予定である
２．研究支援パートタイマーの人件費に充てる

Research Products

• [Journal Article] H, C, and N isotopic compositions of Hayabusa category 3 organic samples (2014)
  • Author(s): Motoo Ito, Masayuki Uesugi, Hiroshi Naraoka, Hikaru Yabuta, Fumio Kitajima, Hajime Mita, Yoshinori Takano, Yuzuru Karouji, Toru Yada, Yukihiro Ishibashi, Tatsuaki Okada and Masanao Abe
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66:91 Pages: -
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-91
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Sequential analysis of carbonaceous materials in Hayabusa-returned samples for the determination of their origin (2014)
  • Author(s): Masayuki Uesugi, Hiroshi Naraoka, Motoo Ito, Hikaru Yabuta, Fumio Kitajima, Yoshinori Takano, Hajime Mita, Ichiro Ohnishi, Yoko Kebukawa, Toru Yada, Yuzuru Karouji, Yukihiro Ishibashi, Takaaki Okada and Masanao Abe
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66:102 Pages: -
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-102
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] X-ray absorption near edge structure spectroscopic study of Hayabusa category 3 carbonaceous particles (2014)
  • Author(s): Yabuta, H., Uesugi, M., Naraoka, H., Ito, M., Kilcoyne, A.L.D., Sandford, S.A., Kitajima, F., Mita, H., Takano, Y., Yada, T., Karouji, Y., Ishibashi, Y., Okada, T. and Abe, M.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66:156 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-014-0156-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A micro-Raman and infrared study of several Hayabusa category 3 (organic) particles (2014)
  • Author(s): Kitajima, F., Uesugi, M., Karouji, Y., Ishibashi, Y., Yada, T., Naraoka, H., Abe, M., Fujimura, A., Ito, M., Yabuta, H., Mita, H., Takano, Y. and Okada, T.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 67:20 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0182-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Terminal Particle from Stardust Track 130: Probable Al-rich Chondrule Fragment from Comet Wild 2 (2014)
  • Author(s): D.J. Joswiak, D. Nakashima, D.E. Brownlee, G. Matrajt, T. Ushikubo, N.T. Kita, S. Messenger, M. Ito
  • Journal Title: Geochmica et Cosmochimica Volume: 144 Pages: 277-298
  • DOI: 10.1016/j.gca.2014.08.017
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 微小領域イメージング法を用いた地球外有機物の研究:炭素質隕石内における有機物の空間分布とその同位体組成の関連性 (2015)
  • Author(s): 伊藤 元雄
  • Organizer: 第三回宇宙における生命ワークショップ
  • Place of Presentation: 学術総合センター一橋記念講堂,東京都千代田区
  • Year and Date: 2015-03-09
• [Presentation] Probing Metabolic Activity of Deep Subseafloor Life with NanoSIMS (2014)
  • Author(s): Y. Morono, T. Terada, M. Ito and F. Inagaki
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2014
  • Place of Presentation: San Francisco CA, USA
  • Year and Date: 2014-12-15
  • Invited
• [Presentation] H, C and N isotopic compositions of NaCl bearing organic sample in Hayabusa category 3 (2014)
  • Author(s): M. Ito, M. Uesugi, H. Naraoka, H. Yabuta, F. Kitajima, H.Mita, Y. Takano, Y.Karouji, T. Yada, Y. Ishibashi, T.Okada and M. Abe
  • Organizer: Hayabusa symposium 2014
  • Place of Presentation: JAXA相模原,神奈川県相模原市
  • Year and Date: 2014-12-05
• [Presentation] X-RAY ABSORPTION SPECTROSCOPIC STUDY OF CARBONACEOUS MATERIALS FROM HAYABUSA-RETURNED SAMPLES (2014)
  • Author(s): H. Yabuta, M. Uesugi, H. Naraoka, M. Ito, D. Kilcoyne, S. A.Sandford, F. Kitajima, H. Mita, Y. Takano, T. Yada, Y.Karouji, Y. Ishibashi, T. Okada, and M. Abe.
  • Organizer: Hayabusa symposium 2014
  • Place of Presentation: JAXA相模原,神奈川県相模原市
  • Year and Date: 2014-12-05
• [Presentation] 26Al-Mg chronology and oxygen isotope distributions of multiple melting of a Type C CAI from Allende CV3 (2014)
  • Author(s): Noriyuki Kawasaki (Hokkaido University), Chizu Kato (Hokkaido University), Shoichi Itoh (Hokkaido University), Shigeyuki Wakaki (Hokkaido University), Motoo Ito (JAMSTEC), Hisayoshi Yurimoto (Hokkaido University)
  • Organizer: 第5回極域科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立極地研究所,東京都立川市
  • Year and Date: 2014-12-02
• [Presentation] Development of Analytical Technologies for Low-Biomass Microbial Communities in the Subseafloor Sedimentary Biosphere (2014)
  • Author(s): Morono, Y., Terada, T., Ito, M., Hoshino, T., and Inagaki, F.
  • Organizer: Ninth International Symposium on Subsurface Microbiology
  • Place of Presentation: モントレー,カナダ
  • Year and Date: 2014-10-06
• [Presentation] Source of Carbonaceous Materials from Hayabusa-Returned Samples:Evaluation from XANES study (2014)
  • Author(s): Yabuta Hikaru, Uesugi Masayuki, Naraoka Hiroshi, ITO MOTOO , D Kilcoyne , S A Sandford, Kitajima Fumio, Mita Hajime , TAKANO YOSHINORI, Yada Toru , Karouji Yuzuru, Ishibashi Yukihiro, Okada Tastuaki , Abe Masanao
  • Organizer: 第5回極域科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立極地研究所,東京都立川市
  • Year and Date: 2014-10-06
• [Presentation] Cultivation of methanogenic microbial community from the deeply buried coalbeds in the ocean (2014)
  • Author(s): Imachi H, Tasumi E, Ijiri A, Konno U, Morono Y, Ito M, Takai K, Inagaki F
  • Organizer: 9th International Symposium on Subsurface Microbiology (ISSM)
  • Place of Presentation: モントレー,カナダ
  • Year and Date: 2014-10-06
• [Presentation] はやぶさカテゴリ3有機物試料中の水素、炭素と窒素同位体組成 (2014)
  • Author(s): 伊藤 元雄 , 上椙 真之 , 奈良岡 浩 , 薮田 ひかる , 北島 富美雄 , 三田 肇 , 高野 淑識 , 唐牛 譲 , 矢田 達 , 石橋 之宏 , 岡田 達明 , 阿部 正真
  • Organizer: 2014年度 日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学,富山県富山市
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Presentation] 天然のオリビン中に認められる鉄のコットレル雰囲気 (2014)
  • Author(s): 山本 貴史 , 安東 淳一 , 富岡 尚敬 , 伊藤 元雄 , 森下 知晃 , 大藤 弘明
  • Organizer: 2014年 日本鉱物科学会
  • Place of Presentation: 熊本大学,熊本県熊本市
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] Cultivation of methanogenic community from 2-km deep subseafloor coalbeds using a down-flow hanging sponge bioreactor (2014)
  • Author(s): Imachi H, Tasumi E., Ijiri A., Konno U., Morono Y., Ito M., Takai K., Inagaki F
  • Organizer: International Symposium on Microbial Ecology 15
  • Place of Presentation: ソウル,韓国
  • Year and Date: 2014-08-25
• [Presentation] Metabolic activity of subseafloor microbes in the South Pacific Gyre (2014)
  • Author(s): Yuki Morono, Motoo Ito, Takeshi Terada and Fumio Inagaki
  • Organizer: ISME 15
  • Place of Presentation: ソウル,韓国
  • Year and Date: 2014-08-25
• [Presentation] 最先端の分析技術がつなげる深海と宇宙の科学 (2014)
  • Author(s): 伊藤元雄
  • Organizer: JAXA相模原キャンパス特別公開2014
  • Place of Presentation: JAXA相模原,神奈川県相模原市
  • Year and Date: 2014-07-26
  • Invited
• [Presentation] An overview of the preliminary examination of carbonaceous particles of hayabusa-returned samples. (2014)
  • Author(s): Uesugi M , Naraoka H , Kitazima F , ITO MOTOO , Yabuta H , TAKANO YOSHINORI , Mita H , Ohnishi I , Yada T , Karouji Y , Nakato A , Kumagai K , Okada T , Abe M
  • Organizer: Meteoritics and Planetary Sciences
  • Place of Presentation: カサブランカ,モロッコ
  • Year and Date: 2014-07-01
• [Presentation] Functional group compositions of carbonaceous materials of hayabusa-returned samples. (2014)
  • Author(s): Yabuta H, Uesugi M, Naraoka H, Ito M., Kilcoyne D, Sandford SA, Kitajima F, Mita H., Takano Y, Yada T, Karouji Y, Ishibashi Y, Okada T, Abe M
  • Organizer: Meteoritics and Planetary Sciences
  • Place of Presentation: カサブランカ,モロッコ
  • Year and Date: 2014-07-01
• [Presentation] Selective resetting of Al-Mg systematics in a type C CAI from Allende CV3. (2014)
  • Author(s): Kawasaki N, Kato C, Ito S, Ito M , Wakaki S., Yurimoto H.
  • Organizer: Meteoritics and Planetary Sciences
  • Place of Presentation: カサブランカ,モロッコ
  • Year and Date: 2014-07-01
• [Presentation] Chronology of multiple melting of a Type C CAI from Allende CV3 (2014)
  • Author(s): ORIYUKI KAWASAKI, CHIZU KATO, SHOICHI ITOH, MOTOO ITO, SHIGEYUKI WAKAKI AND HISAYOSHI YURIMOTO
  • Organizer: goldschmidt conference 2014
  • Place of Presentation: Sacramento,CA,USA
  • Year and Date: 2014-06-10
• [Presentation] アエンデ隕石Type C CAIのAl-Mg鉱物アイソクロン (2014)
  • Author(s): 川崎 教行 , 加藤 千図 , 伊藤 正一 , 伊藤 元雄 , 若木 重行 , 圦本 尚義
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜,神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-05-02
• [Presentation] はやぶさカテゴリ3有機物試料中の水素、炭素と窒素同位体組成. (2014)
  • Author(s): 伊藤 元雄 , 上椙 真之 , 奈良岡 浩, 薮田 ひかる , 北島 富美雄 , 高野 淑識 , 唐牛 譲 , 矢田 達 , 石橋 之宏 , 佐竹 渉 , 岡田 達明 , 阿部 正真
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜,神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-04-28
• [Presentation] はやぶさ帰還試料中の炭素質物質の起源同定の試み. (2014)
  • Author(s): 上椙 真之 , 奈良岡 浩 , 伊藤 元雄 , 薮田 ひかる , 北島 富美雄 , 高野 淑識 , 三田 肇 , 癸生 川 陽子 , 矢田 達 , 唐牛 譲 , 石橋 之宏 , 佐竹 渉 , 岡田 達明 , 阿部 正真
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜,神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-04-28
• [Presentation] 塩を含むイトカワ粒子のコンソーシアム研究の現状 (2014)
  • Author(s): 矢田 達, 上椙 真之 , 唐牛 譲 , 野口 高明 , 伊藤 元雄 , 石橋 之宏 , 岡田 達明 , 阿部 正真
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜,神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-04-28
• [Presentation] ISS/JEM曝露部利用実験たんぽぽ:宇宙塵捕集計画と地上実験. (2014)
  • Author(s): 薮田 ひかる , 緒方 雄一郎 , 奥平 恭子, 小林 憲正 , 三田 肇 , 中嶋 悟 , 森脇 太郎 , 池本 夕 佳 , 長谷川 直 , 田端 誠 , 横堀 伸一 , 今井 栄一 , 河口 優子 , 杉野 朋弘 , 浜瀬 健司 , 福島 和彦 , 青木 弾 , 野口 高明 , 土山 明 , 中村 智樹, 伊藤 元雄 , 三河内 岳 , 矢野 創 , 山岸 明彦
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜,神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-04-28
• [Book] マイクロビーム・アナリシス・ハンドブック 日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141委員会 (2014)
  • Author(s): 伊藤元雄、圦本尚義
  • Total Pages: 708 (595-603)
  • Publisher: オーム社
• [Book] Microbial Life (2014)
  • Author(s): Yuki Morono, Motoo Ito, and Fumio Inagaki
  • Total Pages: 325 (101-120)
  • Publisher: DE GRUYTER