研究課題
基盤研究(B)
隕石に最も多く含まれる鉱物であるオリビンには、高密度化という形で母天体である小惑星の衝突履歴が記録されている。しかし、そのプロセスには未だ統一見解がない。本研究では「新たに発見された高圧相であるイプシロン相を経由する無拡散メカニズムにより、オリビンは一瞬で高密度化する」という仮説を立証するため、隕石試料や超高圧実験試料を、高分解能電子顕微鏡法やX線回折法を駆使して解析する。さらに、理論計算により、イプシロン相出現の物理化学条件の予測を行う。得られた結果を統合して、オリビンの高速相転移メカニズムを解明し、天体サイズに依存しない新しい衝撃圧力の指標を提案する。
隕石はその母天体である小惑星同士の高速衝突による衝撃圧縮により、構成鉱物一部が高密度化する。本研究では、オリビンの新高密度相であるイプシロン相を3つの隕石から発見した。透過電子顕微鏡観察とX線回折により、イプシロン相の産状が詳細に明らかになった。さらに、第一原理計算による熱力学的安定性の検証と高圧相転移実験により、同相の形成条件が制約された。これらの結果から、イプシロン相は隕石の新しい衝撃変成指標になる可能性が提示され、また、新鉱物ポワリエライトとして国際鉱物学連合により承認された。
近年、世界各国で「はやぶさ」、「はやぶさ2」を始めとする太陽系天体サンプルリターンが計画され、小惑星、彗星核、月などの表層から物質を地球に持ち帰り、詳細分析する研究が活発化している。オリビンはこれらの物質を構成する最も代表的な鉱物の一つであり、本研究で得られた同鉱物の衝撃(高圧)応答の知見は、天体相互衝突プロセスを紐解く上で重要な基礎となる。従来、観測が主体だった惑星探査において、物質科学的視点から太陽系天体の衝突履歴に迫ることができる点に、本研究の学術的意義がある。また、高額予算を要するサンプルリターンの成果を最大化するための基盤的成果である点が社会的意義である。
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