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流体包有物分析から読み解く大気CO2分圧の変動

研究課題

研究課題/領域番号 19K14834
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分17050:地球生命科学関連
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

齋藤 拓也  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 准研究員 (50760617)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード熱水性石英 / 流体包有物 / 大気CO2濃度 / 海洋底熱水活動 / 地球史 / 大気CO2分圧 / 二酸化炭素 / 大気CO2分圧変動 / 石英
研究開始時の研究の概要

大気CO2分圧 (以後、pCO2) の変動を見積もることは、地球の表層進化を読み解く上で重要である。しかし、現状のpCO2変動の推定は、手法的にも復元可能な年代的にも限られている。近年、熱水性石英中の流体包有物を用いた古大気組成の推定が行われている。そこで、本研究では、熱水性石英中のFIを用い、溶存イオン分析、溶存ガス分析を行い、pCO2変動を見積もる。本研究により、初めて35億年前から現在までの定量的なpCO2変動推定に基づく、表層環境進化の議論を可能となる。

研究成果の概要

本研究では、地球の歴史を通じた大気中の二酸化炭素(pCO2)変動を明らかにするために、4500万年前から35億年前までの熱水性石英中の流体包有物を分析を行った。流体包有物の溶存ガス分析やAr同位体分析、溶存イオン分析を組み合わせることにより、24億年前と35億年前のpCO2を推定した。特に、35億年前の試料では高いCO2濃度が確認され、pCO2が太古代から原生代にかけて減少していることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、地球温暖化などの目の前にある環境問題を、地球の46億年の歴史を通じて理解を深める上で重要です。また、太陽系外で地球型惑星を調査する際にも、本研究の様に地球環境の変動の幅を理解することは重要です。
本研究手法は、既存の古土壌やモデル計算に基づいたpCO2推定とは独立しているため、pCO2変動の経年変化を補強もしくは、新たな変動パターンを提供することができます。さらに幅広い時代の試料が産しているため、広範な年代幅の推定値を提供することができます。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Detection of phosphates originating from Enceladus’s ocean2023

    • 著者名/発表者名
      Postberg Frank、Sekine Yasuhito、Klenner Fabian、Glein Christopher R.、Zou Zenghui、Abel Bernd、Furuya Kento、Hillier Jon K.、Khawaja Nozair、Kempf Sascha、Noelle Lenz、Saito Takuya、Schmidt Juergen、Shibuya Takazo、Srama Ralf、Tan Shuya
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 618 号: 7965 ページ: 489-493

    • DOI

      10.1038/s41586-023-05987-9

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stable Abiotic Production of Ammonia from Nitrate in Komatiite-Hosted Hydrothermal Systems in the Hadean and Archean Oceans2021

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa Manabu、Saito Takuya、Makabe Akiko、Ueda Hisahiro、Saitoh Masafumi、Shibuya Takazo、Takai Ken
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 号: 3 ページ: 321-321

    • DOI

      10.3390/min11030321

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Long-term evolution of hydrothermal fluid chemistry on Earth2023

    • 著者名/発表者名
      水上 勇佑、丹 秀也、関根 康人、渋谷 岳造、齋藤 拓也、高橋 嘉夫
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 地球初期海底熱水系におけるアンモニア生成の化学と同位体効果の実験的研究2023

    • 著者名/発表者名
      西澤 学、齋藤 拓也、眞壁 明子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Diversity of hydrothermal systems in various dissolved carbonate and sulfate in seawater: Implications for Earth’s evolution2023

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Mizukami, Shuya Tan, Yasuhito Sekine, Takazo Shibuya, Takuya Saito, Yoshio Takahashi
    • 学会等名
      Water-Rock Interaction
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エンセラダスの海から地球生命を考える2023

    • 著者名/発表者名
      関根 康人、Postberg Frank、丹 秀也、渋谷 岳造、齋藤 拓也
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Investigations of phosphate behavior within subsurface ocean of Enceladus through hydrothermal experiments and geochemical modeling2023

    • 著者名/発表者名
      丹 秀也、関根 康人、渋谷 岳造、齋藤 拓也
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] エンセラダス地下海のリン濃集と太陽系での前生命化学進化の多様性2022

    • 著者名/発表者名
      関根 康人, ポストバーグ フランク,丹 秀也,渋谷 岳造,齋藤 拓也
    • 学会等名
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Detection of Phosphate in Enceladus' Ocean: Its Implications for Geochemistry and Habitability2022

    • 著者名/発表者名
      SEKINE YASUHITO,Postberg FRANK,Klenner Fabian,Glein Christopher R,Zou Zenghui,Abel Bernd,Hillier Jon,Khawaja Nozair,Kempf Sascha,Nolle Lenz,SAITO TAKUYA,Schmidt Juergen,SHIBUYA TAKAZO,Srama Ralf,Tan Shuya
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エンケラドスの天体形成時の条件を模擬したメタン生成実験2021

    • 著者名/発表者名
      工藤 久志、上田 修裕、齋藤 拓也、渋谷 岳造
    • 学会等名
      日本地球化学会 第68回年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Radiocarbon and noble gas isotope study to constrain origin of methane in Hakuba Happo serpentinite-hosted hot spring2020

    • 著者名/発表者名
      須田 好、阿瀬 貴博、宮入 陽介、横山 祐典、松井 洋平、上田 修裕、齋藤 拓也、佐藤 友彦、澤木 佑介、中井 亮佑、玉木 秀幸、高橋 浩、森川 徳敏
    • 学会等名
      JpGu - AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エンセラダスの水素に富む海底熱水環境2020

    • 著者名/発表者名
      渋谷 岳造、沼保 壮太、上田 修裕、菊池 早希子、高谷 雄太郎、齋藤 拓也、阿部 真理子、冨田 勝、高井 研
    • 学会等名
      JpGu - AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海底熱水環境における非生物学的硝酸還元反応と初期地球窒素循環2020

    • 著者名/発表者名
      西澤 学、齋藤 拓也、眞壁 明子、渋谷 岳造、高井 研
    • 学会等名
      JpGu - AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 初期地球深海熱水環境における非生物学的硝酸還元反応とその意義2019

    • 著者名/発表者名
      西澤 学、齋藤 拓也、眞壁 明子、渋谷 岳造、高井 研
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] コマチアイト熱水環境における非生物学的硝酸還元と初期地球窒素循環2019

    • 著者名/発表者名
      西澤 学, 斎藤 拓也, 眞壁 明子, 渋谷 岳造, 高井 研
    • 学会等名
      日本地球化学会第65回年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Constrains on the origin of fluid trapped in hydrothermal quartz from 2.4 Ga Ongeluk Fm., South Africa2019

    • 著者名/発表者名
      Saito, T., Qiu, H-N., Shibuya, T., Komiya, T. & Maruyama, S.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Origin of Methane in Hakuba Happo Serpentinite-Hosted Hot Spring: 14C and Noble Gas Study2019

    • 著者名/発表者名
      Suda K, Aze T, Miyairi Y, Yokoyama Y, Matsui Y, Ueda H, Saito T, Sato T, Sawaki Y, Nakai R, Tamaki H, Takahashi H & Morikawa N
    • 学会等名
      Goldschmidt 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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