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衝突蒸気雲内の炭素化合物反応過程の実験的研究-地球初期大気組成の解明に向けて-

研究課題

研究課題/領域番号 17684028
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 地球宇宙化学
研究機関東京大学

研究代表者

杉田 精司  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (80313203)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
29,900千円 (直接経費: 23,000千円、間接経費: 6,900千円)
2007年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2006年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2005年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
キーワード高速衝突物理 / 高速化学反応 / 有機分析 / 衝突蒸気雲 / 地球初期大気 / 生命の起源 / 天体衝突 / 衝突閃光
研究概要

研究計画第3年度の本年度は、(1)熱的に非平衡状態にある可能性のあるCNやC_2,CHラジカルを定量的に分光計測するための新しい解析法を開発すること、(2)ビームサイズおよび照射強度を大きく変化させてレーザー照射による衝突模擬実験によるガス生成物の収量変化を計測することを実験目標とした。その結果、(A)振動状態に関して非平衡な2原子分子についても回転温度のみを取り出して計測する計測方法を確立することができた。この計測方法を使うことにより、レーザー照射によって作った高温蒸気雲が、どのような条件の天体衝突によって作られる衝突蒸気雲に対応するかを定量的に評価することができるようになった。この方法を実際に利用することにより、本研究で生成しているレーザー蒸気雲は、1-8km/sの速度で斜め衝突した際に発生する大気と光速衝突破片の間の空力加熱由来の高温蒸気をよく再現していることが分かった。(B)こうして得られた対応関係を踏まえ上記(2)の実験結果を解析したところ、高速衝突破片内の還元炭素が窒素大気と反応して単純有機物であるHCNに変換する効率φは、衝突速度νに強く依存せず(φ∝V<-0.5>)、宇宙速度(>11.2km/s)においてもHCNが生成される可能性を示す結果を得た。一方、衝突蒸気雲の半径γはφに大きな影響を与えうることが示された(φ∝γ<-1.75>)。これは、衝突天体が斜め衝突した際に、細粒に破砕され且つ速やかに空間的に分散すれはHCNが効率的に生成されることを示唆している。本研究で得たφの推定値は、直径1km以下の小型炭素質小惑星が地球に斜め衝突した際には数百km^2程度の面積にわたって、10mol/m^2という多量のHCNが供給されるということに対応し、天体衝突が生命の発生に大きな影響与えた可能性を強く示唆している。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (19件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] The role of organic haze in Tita's atmospheric chemistry I: Laboratory investigation on heterogeneous reaction of atomic hydrogen with Titan tholin2008

    • 著者名/発表者名
      Sekine, Y., H. Imanaka, T. Matsui, B. N. Khare, E. L. O. Bakes, C. P. McKay, and S. Sugita
    • 雑誌名

      Icarus 194

      ページ: 186-200

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The role of organic haze in Tita's atmospheric chemistry II: Effect of heterogeneous reaction to the hydrogen budget and chemical composition of the atmosphere2008

    • 著者名/発表者名
      Sekine, Y., S. Lebonnois, H. Imanaka, T. Matsui, B. N. Khare, E. L. O. Bakes^5, C. P. McKay, and S. Sugita
    • 雑誌名

      Icarus 194

      ページ: 201-211

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamical and Radiative Transfer Modeling of Meteoroid Impacts into Saturn's Rings2008

    • 著者名/発表者名
      Chambers, L. S., J. N. Cuzzi, E. Asphaug, J. Colwell and S. Sugita
    • 雑誌名

      Icarus 194

      ページ: 623-635

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The chemical composition of the early terrestrial atmosphere: Formation of a reducing atmosphere from CI-like material2007

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, G., Y. Abe, and S. Sugita
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 112

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal alternation of hydrated minerals during hypervelocity capture to silica aerogel at the flyby speed of Stardust2007

    • 著者名/発表者名
      Noguchi, T., T. Nakamura, K. Okudaira, H. Yano, S. Sugita, and M. J. Burchell
    • 雑誌名

      Meteoritics Planetary Science 42

      ページ: 357-372

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic observation of thermal dissociation of SiO_2 in impact-induced vapor2007

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki, M., S. Sugita, S. Hasegawa, T. Kadono, and T. Matsui
    • 雑誌名

      Earth Planets and Space 59

      ページ: 437-451

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thickness and formation age of surface layer on Comet 9P/Tempel 12007

    • 著者名/発表者名
      Kadono, T., S. Sugita, S. Sako, T. Ootsubo, M. Honda, H. Kawakita, T. Miyata, R. Furusho, and J. Watanabe
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal (Letters) 661

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-intrusive measurements of crater growth2007

    • 著者名/発表者名
      Barnouin-Jha, O. S., S Yamamoto, T. Toriumi, S. Sugita, and T. Matsui
    • 雑誌名

      Icarus 188

      ページ: 506-521

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic observation of thermal dissociation of SiO_2 in impact-induced vapor2007

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki, M., S.Sugita, S.Hasegawa, T.Kadono, T.Matsui
    • 雑誌名

      Earth Planets and Space (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] The chemical composition of the early terrestrial atmosphere : Formation of a reducing atmosphere from CI-like material2007

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, G., Y.Abe, S.Sugita
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Thickness and formation age of surface layer on Comet 9P/Tempel 12007

    • 著者名/発表者名
      Kadono, T., S.Sugita, S.Sako, T.Ootsubo, M.Honda, H.Kawakita, T.Miyata, R.Furusho, J.Watanabe
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal (Letters) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An experimental study on Fischer-Tropsch catalysis : Implications for impact phenomena and nebular2006

    • 著者名/発表者名
      Sekine, Y., S.Sugita, T.Shido, T.Yamamoto, Y.Iwasawa, T.Kadono, T.Matsui
    • 雑誌名

      Meteoritics and Planetary Science 41

      ページ: 715-729

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] The role of Fischer-Tropsch catalysis in jovian subnebula chemistry2006

    • 著者名/発表者名
      Mousis O., Y.Alibert, Y.Sekine, S.Sugita, T.Matsui
    • 雑誌名

      Astronomy and Astrophysics 459

      ページ: 965-968

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] The role of ricochet impact on impact vaporization2006

    • 著者名/発表者名
      Schultz, P.H., S.Sugita, C.A.Eberhardy, C.M.Ernst
    • 雑誌名

      International Journal of Impact Engineering 33

      ページ: 771-780

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An experimental study on Fischer-Tropsch catalysis : Implications for impact phenomena and nebular2006

    • 著者名/発表者名
      Sekine, Y., S.Sugita, T.Shido, T.Yamamoto, Y.Iwasawa, T.Kadono, T.Matsui
    • 雑誌名

      Meteoritics and Planetary Science (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Subaru Telescope Observations of Deep Impact2005

    • 著者名/発表者名
      S.Sugita, T.Ootsubo, T.Kadono, M.Honda, S.Sako, T.Miyata et al.
    • 雑誌名

      Science 310

      ページ: 274-278

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Deep Impact : Observations from a Worldwide Earth-Based Campaign2005

    • 著者名/発表者名
      Meech, K.Ageorges, N., A'Hearn, M.F., Arpigny, C., Ates, Aycock, J., Bagnulo, S., Bailey, J., Barber, R., Barrera et al.
    • 雑誌名

      Science 310

      ページ: 265-269

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The role of Fischer-Tropsch catalysis in the origin of methane-rich Titan2005

    • 著者名/発表者名
      Sekine, Y., S.Sugita, T.Shido, T.Yamamoto, Y.Iwasawa, T.Kadono, T.Matsui
    • 雑誌名

      Icarus 178

      ページ: 154-164

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Velocity distributions of high-velocity ejecta from regolith targets2005

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, S., T.Kadono, S.Sugita, T.Matsui
    • 雑誌名

      Icarus 178

      ページ: 264-273

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] An experimental study on HCN production in redox-neutral atmospheres by oblique impacts: size and velocity scaling2008

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa, K., K. Ishibashi, S. Sugita, T. Kadono, S. Ohno, and T. Matsui
    • 学会等名
      39th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      League City, Texas, USA
    • 年月日
      2008-03-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Acceleration of projectiles to>10 km/s with a laser gun: Toward silicate impact vaporization experiments2008

    • 著者名/発表者名
      Sugita, S., T. Kadono, K. Shigemori, S. Fujioka, K. Otani, T. Sano, Y. Sakawa, H. Azechi, N. Ozaki, T. Kimura, K. Miyanishi, T. Endo, M. Arakawa, A. M. Nakamura, and T. Matsui
    • 学会等名
      39th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      League City, Texas, USA
    • 年月日
      2008-03-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] The effects of target material properties on transient crater growth2008

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, S., S. Sugita, and T. Matsui
    • 学会等名
      39th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      League City, Texas, USA
    • 年月日
      2008-03-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Constrants from laboratory experiments on crater excavation and formation of an uprange forbidden zone in an oblique impact2008

    • 著者名/発表者名
      Herrick, R. R., S. Yamamoto, O. S. Barnouin-Jha, S. Sugita, and T. Matsui
    • 学会等名
      39th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      League City, Texas, USA
    • 年月日
      2008-03-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Impact devolatilization of calcite; Direct measurements using a laser gun2008

    • 著者名/発表者名
      Ohno, S. T. Kadono, K. Ishibashi, K. Kawaragi, S. Sugita, E. Nakamura, and T. Matsui
    • 学会等名
      39th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      League City, Texas, USA
    • 年月日
      2008-03-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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