惑星表層物質進化の探求：宇宙風化現象解明によるリモート観測と物質分析研究の統合

• 研究課題/領域番号: 16H04044
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 安部 正真 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (00270439)
• 研究分担者: 矢田 達 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 主任研究開発員 (00294877)
• 研究協力者: 渡部 直樹 ; 土山 明 ; 中藤 亜衣子 ; 松本 徹 ; 仲内 悠祐 ; 瀧川 晶 ; 浅田 祐馬
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 小惑星 / 太陽風 / 水 / 反射スペクトル / リモートセンシング / 宇宙風化 / 惑星起源・進化 / 惑星探査 / 固体地球物理学

研究成果の概要

小惑星模擬表層物質への太陽風を模擬した水素イオン照射実験を実施した。1KeVの水素イオンを10の18乗個/cm2照射すると、反射スペクトルの3μm帯に、水に関する吸収バンドの変化が生じることが分かった。これはイオン照射によって含水鉱物やH2Oが新たに生成されたことによる変化であると考えられる。
また照射したケイ酸塩鉱物の断面を透過型電子顕微鏡で観察し、イオン照射を受けた鉱物表面がアモルファス化していることや、鉱物表層から深さ数十nmのところにブリスターと呼ばれる気泡が形成されている様子も確認できた。実験で再現したスペクトル変化ははやぶさ２で観察された反射スペクトルの特徴を説明できる可能性がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

月や小惑星など大気の無い太陽系天体表面では、太陽風と呼ばれるイオンが常に照射されている。この太陽風によって、無水の天体表面に水や含水鉱物が形成されている可能性が近年指摘され、月ではその特徴が見つかっていると同時に、はやぶさ２でも小惑星表層に同様な特徴を発見した。この原因を探るために、本研究では太陽風を模擬したイオン照射を太陽系天体表層を模擬した物質に照射し、同様な反射スペクトルの特徴の変化を起こすことに成功した。このような水の生成機構を解明することで、将来の人間の宇宙進出における資源利用の可能性が開かれるだけでなく、太陽系における水の生成や輸送と天体の進化の関係を明らかにすることにもつながる。

研究成果

• [雑誌論文] The surface composition of asteroid 162173 Ryugu from Hayabusa2 near-infrared spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitazato K. et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 364 号: 6437 ページ: 272-275
  • DOI: 10.1126/science.aav7432
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hayabusa2 arrives at the carbonaceous asteroid 162173 Ryugu?A spinning top?shaped rubble pile (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S.、Hirabayashi M.、Hirata N. et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 364 号: 6437 ページ: 268-272
  • DOI: 10.1126/science.aav8032
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The geomorphology, color, and thermal properties of Ryugu: Implications for parent-body processes (2019)
  • 著者名/発表者名: Seiji Sugita, R. Honda, T. Morota, S. Kameda, H. Sawada, E. Tatsumi, M. Yamada, C. Honda, Y. Yokota, T. Kouyama, N. Sakatani, K. Ogawa, H. Suzuki, T. Okada, N. Namiki, S. Tanaka, Y. Iijima, K. Yoshioka, M. Hayakawa, Y. Cho, M. Matsuoka, N. Hirata, N. Hirata, H. Miyamoto, Jun Kimura
  • 雑誌名: Science 巻: 17 号: 6437 ページ: 252-252
  • DOI: 10.1126/science.aaw0422
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Physical properties of near-Earth asteroids with a low delta-v: Survey of target candidates for the Hayabusa2 mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Sunao、他４２名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 6 ページ: 114-114
  • DOI: 10.1093/pasj/psy119
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Collisional history of asteroid Itokawa (2017)
  • 著者名/発表者名: Jourdan F., Timms N. E., Eroglu E., Mayers C., Frew A., Bland P. A., Collins G. S., Davison T.M., Abe M., and Yada T.
  • 雑誌名: GEOLOGY 巻: 45 ページ: 819-822
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An evaluation method of reflectance spectra to be obtained by Hayabusa2 Near-Infrared Spectrometer (NIRS3) based on laboratory measurements of carbonaceous chondrites (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Moe、Nakamura Tomoki、Osawa Takahito、Iwata Takahiro、Kitazato Kohei、Abe Masanao、Nakauchi Yusuke、Arai Takehiko、Komatsu Mutsumi、Hiroi Takahiro、Imae Naoya、Yamaguchi Akira、Kojima Hideyasu
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69 号: 1 ページ: 120-120
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0705-4
  • NAID: 120006472642
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hayabusa2 Sampler: Collection of asteroidal surface material. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sawada, H., Okazaki, R., Tachibana, S., Sakamoto, K., Takano, Y., Okamoto, C., Yano, H., Miura, Y., Abe, M., Hasegawa, S., Noguchi, T. and Hayabusa2 sampler team
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: - 号: 1-4 ページ: 1-26
  • DOI: 10.1007/s11214-017-0338-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NIRS3: the near infrared spectrometer on Hayabusa2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwata, T., Kitazato, K., Abe, M., Ohtake, M., Arai, T., Arai, T., Hirata, N., Hiroi, T., Honda, C., Imae, N., Komatsu, M., Matsunaga, T., Matsuoka, M., Matsuura, S., Nakamura, T., Nakato, A., Nakauchi, Y., Osawa, T., Senshu, H., Takagi, Y., Tsumura, K., Takato, N., Watanabe, S., Barucci, M. A., Palomba, E., Ozaki, M.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 印刷中 号: 1-4 ページ: 317-337
  • DOI: 10.1007/s11214-017-0341-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hayabusa2 sample container: Metal-seal system for vacuum encapsulation of returned samples. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, R., Sawada, H., Yamanouchi, S., Tachibana, S., Miura, Y., Sakamoto, K., Takano, Y., Abe, M., Itoh, S., Yamada, K., Yabuta, H., Okamoto, C., Yano, H., Noguchi, T., Nakamura, T. and Nagao, K.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: - 号: 1-4 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1007/s11214-016-0289-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] GLOBAL VIEW OF THE MINERALOGY AND SURFACE PROPERTIES OF THE ASTEROID RYUGU USING NIRS3 NEAR-INFRARED SPECTROMETER ON BOARD HAYABUSA2. (2019)
  • 著者名/発表者名: L. Riu, K. Kitazato, R. Milliken, T. Iwata, M. Abe et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] HIGH POROSITY NATURE OF THE TOP-SHAPE C-TYPE ASTEROID 162173 RYUGU AS OBSERVED BY HAYABUSA2. (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Watanabe, M. Hirabayashi, M. Abe et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] POSSIBLE INTERPRETATIONS OF VISIBLE/NEAR-INFRARED SPECTRA OF ASTEROID RYUGU OBTAINED BY THE HAYABUSA2 MISSION. (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, M. Matsuoka, K. Amano, S. Kobayashi, H. Mita, R. Brunetto, C. Lantz, T. Hiroi, M. E. Zolensky, K. Kitazato, S. Sugita, R. Honda, T. Morota, E. Tatsumi, R. E. Milliken, T. Iwata, S. Kameda, H. Sawada, M. Abe et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] GAUSSIAN DECONVOLUTION OF THE 2.7-MICRON BAND OF HAYABUSA2/NIRS3 SPECTRUM OF ASTEROID RYUGU; POSSIBLY A HEAVILY SPACE-WEATHERED CM CHONDRITE BODY. (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Hiroi, R. E. Milliken, K. M. Robertson, H. Kaiden, K. Misawa, H. Tanaka, S. Sasaki, M. Matsuoka, T. Nakamura, K. Kitazato, T. Iwata, M. Abe et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] INFRARED SPECTRA OF ASTEROID RYUGU: COMPARISON TO LABORATORY-MEAS URED CARBONACEOUS CHONDRITES. (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuoka, T. Nakamura, T. Hiroi, K. Kitazato, T. Iwata, M. Abe et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] STATISTICAL ANALYSIS OF SPECTROPHOTOMETRY AND SPECTRAL VARIATION ON THE SURFACE OF (162173) RYUGU AS OBSERVED BY JAXA HAYABUSA2 MISSION. (2019)
  • 著者名/発表者名: M.A. Barucci, R. Honda , Y. Yokota, S. Sugita, T. Morota, S. Kameda, E. Tatsumi, , K. Kitazato, T. Iwata, M. Abe et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] H+ ION IRRADIATION EXPERIMENTS OF ENSTATITE: SPACE WEATHERING BY SOLAR WIND (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Takigawa, Y. Asada, Y. Nakauchi, T. Matsumoto, A. Tsuchiyama, M. Abe, N. Watanabe
  • 学会等名: 82th Annual metting of Meteoritical Society
  • 国際学会
• [学会発表] Infrared spectra of asteroid 162173 Ryugu obtained by Near-infrared Spectrometer (NIRS3) (2018)
  • 著者名/発表者名: Moe Matsuoka, Kohei Kitazato, Takahiro Iwata, Masanao Abe et al.
  • 学会等名: Hayabusa 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Hayabusa2 sample recovery and phase-1 curation (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, T. Yada, K. Yogata, T. Okada, K. Sakamoto, M. Yoshitake, S. Furuya, M. Nishimura, K. Kumagai, and H. Yurimoto
  • 学会等名: Hayabusa 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Interpretation of infrared spectra of asteroid Ryugu based on comparison to carbonaceous chondrites and other meteorites (2018)
  • 著者名/発表者名: Moe Matsuoka, Tomoki Nakamura, Takahiro Hiroi, Kohei Kitazato, Takahiro Iwata, Masanao Abe et al.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Hayabusa2/NIRS3 spectral observations of asteroid (162173) Ryugu (2018)
  • 著者名/発表者名: Rosario Brunetto, Kohei Kitazato, Takahiro Iwata, Masanao Abe et al.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Spectral comparison between asteroid (162173) Ryugu and carbonaceous meteorites (2018)
  • 著者名/発表者名: Moe Matsuoka, Tomoki Nakamura, Takahiro Hiroi, Kohei Kitazato, Takahiro Iwata, Masanao Abe et al.
  • 学会等名: DPS meeting #50
  • 国際学会
• [学会発表] Surface composition of asteroid (162173) Ryugu from Hayabusa2/NIRS3 observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kitazato, Takahiro Iwata, Masanao Abe et al.
  • 学会等名: DPS meeting #50
  • 国際学会
• [学会発表] 小惑星イトカワのレゴリス粒子に見られる硫化鉄鉱物の宇宙風化組織 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本 徹、Dennis Harries、仲内 悠祐、浅田 祐馬、瀧川 晶、土山 明、安部 正真、三宅 亮、中尾 聡、Falko Langenhorst
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • 国際学会
• [学会発表] An experimental investigation of thermal stability of OH/H2o formed by solar wind implantation on lunar surface (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakauchi, M. Abe, T. Matsumoto, K. Kitazato, A. Tsuchiyama
  • 学会等名: 49th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Near-infrared spectroscopy of Mars and Jupiter from the NIRS3 instrument on Hayabusa2 (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Kitazato, S. Nasu, T. Iwata, M. Abe, M. Ohtake, and Hayabusa2 NIRS3 Team
  • 学会等名: 49th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Curation Facility for asteroid sample return missions in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, T. Yada, T. Okada, K. Sakamoto, M. Yoshitake, Y. Nakano, T. Matsumoto, N. Kawasaki, K. Kumagai, S. Matsui, M. Nishimura, H. Yurimoto
  • 学会等名: 49th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Thermally induced rock breakdown on asteroid Itokawa (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kitazato; Naru Hirata; Hirohide Demura; Tomoki Inasawa; Masanao Abe; Yukio Yamamoto; Akira Miura; Jun'ichiro Kawaguchi
  • 学会等名: 49th Annual Division for Planetary Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] New equipment the ion beam irradiation equipment installed at ISAS / JAXA (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nakauchi; Toru Matsumoto; Yuma Asada; Masanao Abe; Akira Tsuchiyama; Aki Takigawa; Naoki Watanabe
  • 学会等名: 49th Annual Division for Planetary Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] はやぶさ2 近赤外分光計のクルージング観測と小惑星近傍観測計画 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北里宏平, 岩田隆浩, 安部正真, 大竹真紀子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] Performance report of solar wind ion irradiation equipment (2017)
  • 著者名/発表者名: 仲内 悠祐, 松本 徹, 安部 正真, 土山 明, 瀧川 晶, 渡部 直樹, 浅田 祐馬
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] 太陽風による宇宙風化を模擬した輝石・かんらん石への水素イオン照射実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅田 祐馬, 土山 明, 瀧川 晶, 松本 徹, 仲内 悠祐, 安部 正真, 渡部 直樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] エンスタタイトへの1 keV水素イオン照射による太陽風宇宙風化模擬実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅田 祐馬, 滝川 晶, 土山 晃, 松本 徹, 仲内 悠佑, 安部 正真, 渡部 直樹
  • 学会等名: 日本惑星科学会 2017年秋季講演会
• [学会発表] 小惑星イトカワの表面に見られる白色地域の成因 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北里宏平, 平田成, 出村裕英, 稲澤朋生, 安部正真, 山本幸生, 三浦昭, 川口淳一郎
  • 学会等名: 日本惑星科学会 2017年秋季講演会
• [学会発表] 珪酸塩鉱物中におけるOH/H2O の温度安定性の実験的検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 仲内悠祐, 安部正真, 松本徹, 北里宏平, 土`山明
  • 学会等名: 日本惑星科学会 2017年秋季講演会
• [学会発表] 層状ケイ酸塩鉱物における太陽風プロトンの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 仲内悠祐, 松本徹, 安部正真,他
  • 学会等名: 日本惑星科学会秋期講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2016-09-12
• [学会発表] はやぶさ２近赤外線分光計を用いた地球・月観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北里宏平, 岩田隆浩, 安部正真, 他
  • 学会等名: 第60回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] Laboratory simulation of solar wind protonImplantation on hydrated silicate minerals. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakauchi Y, Matsumoto T., Abe M., et al.
  • 学会等名: Goldshmidt Workshop on Experimental Cosmochemisty
  • 発表場所: Yokohama
  • 国際学会