| 研究課題/領域番号 |
20J11855
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分17010:宇宙惑星科学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
上林 海ちる 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 原始太陽系円盤 / 難揮発性包有物 / 結晶化実験 / 水素圧 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
太陽系の最初期につくられた物質である難揮発性包有物 (CAI) は、凝縮・蒸発といった高温プロセスとそれに続く結晶化などの化学反応を経て形成したと考えられているが、その形成機構についてはまだ十分に理解されていない。そこで、実験室に太陽系初期の環境を模した低水素圧条件を作り出し、模擬物質を用いて蒸発・結晶化実験をおこなうことで、天然CAIの鉱物・岩石学的、化学的、同位体的特徴を再現しうるようなCAI形成機構、また初期太陽系の物理条件を制約する。
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| 研究実績の概要 |
初期太陽系円盤の水素圧力条件を推定するため、太陽系最初期に形成された固体物質である難揮発性包有物 (CAI)の組成・組織再現実験をおこなった。
本年度は異なる出発組成からの系統的な実験もおこない、その結果、出発組成に関わらずPH2=10^-4 bar と、PH2=10^-5 barの冷却速度の遅い(5℃ h^-1)実験ではタイプB1 CAIで観察されるメリライトマントルに類似した組織の形成が見られ、PH2 = 10^-6 barと、PH2=10^-5 barの速い冷却速度(>20℃ h^-1)ではタイプB2 CAIと同様にメリライトの場所によらないランダムな分布が見られることがわかった。
またPH2 = 10^-4 bar、1420℃で短時間（~1h）加熱されたサンプルのメルト組成は、メルト表面に向かってMgOが減少しており、これはメリライトマントルの組成分布と整合的であった。得られたメルト組成ゾーニングに対して、表面蒸発を考慮した3次元拡散モデリングを行ったところ、MgOの蒸発・拡散速度が得られ、メルト中の元素拡散に律速された条件での蒸発によってメリライトマントルが晶出することが示された。
本研究の結果からは、タイプB CAI形成時の水素圧力は10^-4~10^-6 barであったことが示された。このことからCAIの形成が原始太陽系円盤の高温領域（>1300K）で、また太陽近傍(~0.1au)で起こったとすれば、質量降着率の低い円盤（～10^-8 Msun yr^-1）、もしくは1Myr以上進化した円盤においてCAI形成のT-PH2条件が満たされることになる。一方で~1 auでCAIが形成された場合、質量降着率の高い円盤(~10^-6~10^-7 Msun yr^-1)、または若い円盤（コア崩壊から1Myr以内）においてCAIが形成されたと考えられる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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