| 研究課題/領域番号 |
23K17708
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 学習院大学 |
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研究代表者 |
大野 剛 学習院大学, 理学部, 教授 (40452007)
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| 研究期間 (年度) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 水銀 / 同位体分別 / 同位体異常 / オゾン層 / 表層環境 / 波長 / 紫外線 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
オゾン層は生物に有害な紫外線を吸収するため、地球表層生物の進化に重要な役割を果たしてきた。オゾン層は酸素発生型光合成生物がもたらす酸素分子の増加に伴い形成されたと考えられているが、その形成時期に関する物的証拠は乏しい。我々の予察的実験により、オゾン層で吸収される254 nmの紫外線と水銀の光化学反応により、202Hg・204Hgの非質量依存同位体分別: Δ202Hg異常・Δ204Hg異常が起こることが示された。本研究では、堆積年代がわかっている黒色頁岩や炭酸塩岩などのΔ202Hg異常・Δ204Hg異常を調べることにより、オゾン層形成時期を制約する新たな研究手法の開発を目指す。
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| 研究実績の概要 |
オゾン層は、有害な紫外線を吸収することにより地球表層の生物を保護し、その進化において重要な役割を果たしてきた。オゾン層は、酸素発生型の光合成生物によって大気中の酸素濃度が上昇したことにより形成されたと考えられているが、その形成時期については、現在のところ主に陸上生物の化石記録などに依存して推定されている。本研究では、水銀の同位体分別に対する紫外線の波長依存的な効果を利用し、オゾン層の形成と成長を読み解く新たな研究手法の確立を目指している。紫外線はUV-A(波長315-400 nm)、UV-B (波長280-315 nm)、UV-C (波長100-280 nm)に分けられ、現在の地球ではUV-AとUV-Bの一部が地球表層まで到達し、UV-Bの一部とUV-Cはオゾン層で吸収されている。本年度の実験で、実験室内での254 nmの紫外線と水銀との光化学反応において、質量に依存しない204Hgの同位体分別（204Hg異常）及び質量に依存しない196Hgの同位体分別（196Hg異常）が生じることを確認した。一方で、UV-Aでは、この異常は確認されなかった。また、水銀の吸収スペクトルを解析することにより、196Hg異常が199Hgのローレンツ広がりにより起こることが示唆された。ローレンツ広がりの大きさは圧力に依存するため、196Hg異常/204Hg異常の大きさが反応が起きた高度の情報を持つことが期待できる。これにより、環境中の204Hg異常及び196Hg異常の変動はオゾン層の形成と成長を読み解く新たな研究手法として期待できることがわかった。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
Δ196Hgの異常が高層大気中の圧力効果（ローレンツ広がり）により起こることが示唆され、水銀同位体比がオゾン層の形成と成長を読み解く新たな研究手法として期待できることがわかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の実験により、Δ196Hgの異常が高層大気中の圧力効果（ローレンツ広がり）により起こることが示唆された。今後の研究により、Δ196Hg/Δ204Hgの大きさが反応が起きた高度の情報を持つかどうかを調べる。具体的には減圧下での同位体分別実験を進めて、同位体分別の圧力依存性を確かめていく。
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