| 研究課題/領域番号 |
20K14593
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分17050:地球生命科学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
遠藤 美朗 東京工業大学, 理学院, 特任助教 (30848338)
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| 研究期間 (年度) |
2022-12-19 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 硫酸エアロゾル / 非質量依存分別 / 硫黄同位体 / 太古代 / 二酸化硫黄 / 大気モデル / 光化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大気中の光化学反応で生じる硫黄同位体異常は、初期地球の大気組成のを明らかにする手がかりであると期待されている。本研究では光解離反応の同位体異常の温度依存性を実験的に調べ、地質記録の同位体異常の定量的な再現を目指す(δ34S/Δ33S/Δ36S比)。また、硫黄同位体を含む鉛直1 次元大気モデルを構築し、大気組成に応じた同位体異常のふるまいを調べる。実験とモデルの両面から硫黄同位体異常に基づく初期地球の大気組成の復元を試みる。
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| 研究実績の概要 |
2022年度は海外における研究滞在等により研究を中断した。中断中に、2021年度までに進めていた、低温低圧におけるSO2光解離反応の硫黄同位体異常を実験的に調べた研究が論文として出版された(Endo et al. 2022)。帰国後、2023年度途中に研究を再開し、これまで見落とされてきた、硫黄同位体異常の定義(Δ33SおよびΔ36S値)の非線形性について数値的な解析を行った。
上記Endo et al. (2022)の低温低圧SO2光解離実験の結果(Δ36S/Δ33≒－3.1)は成層圏噴火時の同位体異常の特徴(Δ36S/Δ33S≒－1.56)を再現しなかった。本研究では、対流圏および成層圏大気で普遍的に起きると想定される、同位体異常をもつ硫黄ともたない硫黄の混合の混合を再検討した。従来、この2成分混合過程でΔ36S/Δ33S比は一定に保たれると考えられてきたが、本研究により、2成分のδ34S値の差が100‰以上などの巨大な場合、硫黄同位体異常の非線形性が顕著に表れΔ36S/Δ33S比が変化することが明らかになった。この結果、上記の光解離実験の結果が成層圏噴火のΔ36S/Δ33Sの特徴を再現する、すなわち成層圏噴火時の氷の硫酸エアロゾルから発見される同位体異常がSO2光解離に由来する可能性を示した。この成果は、気候に深刻に影響する巨大噴火時の成層圏の大気化学を理解する研究の基礎になると期待される。この成果を国際誌に投稿した。
Endo, Y., Sekine, Y., and Ueno, Y. (2022) "Sulfur mass-independent fractionation during SO2 photolysis in low-temperature/pressure atmospheres." Chem. Geol., 609, 121064. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2022.121064
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の目的、太古代の硫黄同位体比のすべての指標(δ34S, Δ33S, Δ36S)の再現には至っていない。しかし、太古代の硫黄同位体異常と同様、起源の制約が進んでいない現代の成層圏噴火時の硫黄同位体異常の理解を大幅に進めた。本研究の低温低圧でのSO2光解離実験(Endo et al., 2022)の結果を用いると、現代の成層圏噴火時の硫黄同位体比すべての指標(δ34S, Δ33S, Δ36S)を再現する可能性がある。これは成層圏噴火時に生じる硫黄同位体異常がSO2光解離反応に起因することを示唆し、気候に深刻に影響する巨大噴火時の成層圏の大気化学を理解する基礎になると期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
上記の硫黄同位体異常の定義に関する簡単な数値的な解析を論文化する。大気モデル計算の研究を太古代、現代ともに進める。特に、太古代はδ34Sは現段階では重視せず、まずはΔ33S, Δ36Sの関係を再現する大気条件を探す。
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