難揮発性包有物CAIから探る惑星形成過程 : 希ガス同位体をトレーサーとして

• 研究課題/領域番号: 23K25922
• 補助金の研究課題番号: 23H01226 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17010:宇宙惑星科学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 日比谷 由紀 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (30867536)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2026年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2024年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: 太陽系物質進化 / 惑星形成 / CAI / 希ガス / 同位体比 / 難揮発性包有物 / 炭素質コンドライト / 年代測定

研究開始時の研究の概要

始原的隕石中に存在する太陽系最古の固体物質 CAI (Ca-Al-rich inclusion; Ca, Al に富んだ難揮発性包有物) は、原始惑星系円盤内の広範囲に亘って存在し、惑星形成を駆動した可能性が高い。本研究では、CAI に着目して、申請者が開発した高精度安定同位体測定法と希ガス年代分析を組み合わせることで、CAI の位置情報を含んだ希ガス年代を決定する。本研究手法を様々な始原微小試料へ適用することで、希ガス同位体をトレーサーとした、太陽系誕生時の物質輸送・(微)惑星形成過程についての詳細な描像を得ることを目指す。

研究実績の概要

始原的隕石中に存在する太陽系最古の固体物質 CAI (Ca-Al-rich inclusion; Ca, Al に富んだ難揮発性包有物) は、原始惑星系円盤内の広範囲に亘って存在し、惑星形成を駆動した可能性が高い。本研究では、CAI に着目して、申請者が開発した高精度安定同位体測定法と希ガス年代分析を組み合わせることで、CAI の位置情報を含んだ希ガス年代を決定する。本研究手法を様々な始原微小試料へ適用することで、希ガス同位体をトレーサーとした、太陽系誕生時の物質輸送・(微)惑星形成過程についての詳細な描像を得ることを目指す。本年度は、比較的大きく大量の CAI が含まれる複数の炭素質隕石 (CAI 10 vol% 含有し、1 粒あたり Cr: 3000 ppm, Ti: 1000 ppm, I: 20 ppb 程度) を試料として用い、試料 (0.5-1 g) を自動精密切断機で切断後、切断により半面が露出した CAI を含む岩片をエポキシ樹脂に固定、樹脂部とともに輪切りにし、鏡面研磨・炭素蒸着を施した後、電子顕微鏡を用いて CAI の観察・記載を行った。その後、年代測定を行うためにCAIを含む隕石岩片を、京都大学複合原子力科学研究所の KUR 研究炉において中性子照射した。放射能が減衰した後、照射後の試料を回収した。また、試料を取り出すための抽出装置として、マイクロミルを新規に購入し、今後の分析のためにセッティングを終えた。本年度の研究試料作成および抽出環境のセッティングによって、今後の微小物質研究の足がかりとなる準備ができた。

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

本年度の実施計画であった試料作成とマイクロミルの購入とセッティングを予定通りに終え、当初の計画通りに進んだため。

今後の研究の推進方策

希ガス分析は破壊分析であるため、今後は、まず鉱物観察と中性子照射を終えたCAIについて得られた結果をまとめた上で、抽出箇所の検討を念入りに行う。マイクロミルと合わせて紫外レーザーを用いた局所分析も抽出方法として可能なため、最良の抽出方法を検討し、テスト分析を行う。得られたデータを元に年代値についての解釈を行う。また、同じく破壊分析である安定同位体湿式分析に用いる試料については、マイクロミルを用いてCAIを抽出する。

研究成果

• [国際共同研究] ウィスコンシン大学(米国)
• [雑誌論文] Curation protocol of Phobos sample returned by Martian Moons eXploration (2024)
  • 著者名/発表者名: Fukai R., Usui T., Fujiya W., Takano Y., Bajo K., Beck A., Bonato E., Chabot N. L., Furukawa Y., Genda H., Hibiya Y., Jourdan F., Kleine T., Koike M., Matsuoka M., Miura Y.N., Moynier F., Okazaki R., Russell S.S.、Sumino H., Zolensky M.E., Sugahara H., Tachibana S., Sakamoto K., Abe M., Cho Y., Kuramoto K.
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 59 号: 2 ページ: 321-337
  • DOI: 10.1111/maps.14121
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogen in magnetite from asteroid Ryugu (2024)
  • 著者名/発表者名: Aleon J., Mostefaoui S., Bureau H., Vangu D., Khodja H., Nagashima K., Kawasaki N., Abe Y., O'D. Alexander C. M.,...Tachibana S., et al
  • 雑誌名: Meteoritics and Planetary Science 巻: ー 号: 8 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1111/maps.14139
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pervasive aqueous alteration in the early Solar System revealed by potassium isotopic variations in Ryugu samples and carbonaceous chondrites (2024)
  • 著者名/発表者名: Hu Yan、et al.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 409 ページ: 115884-115884
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2023.115884
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 初期太陽系物質進化解明の鍵を握る隕石の質量分析と同位体二分性 (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Hibiya
  • 雑誌名: 質量分析 巻: 71 号: 4 ページ: 168-168
  • DOI: 10.5702/massspec.S23-56
  • ISSN: 1340-8097, 1880-4225, 1884-3271
  • 年月日: 2023-12-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Isotopic Composition of Hydrous Minerals in Asteroid Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Piani L., Nagashima K., Kawasaki N., Sakamoto N., Bajo K.-I., Yabuta H. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 946 号: 2 ページ: L43-L43
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acc393
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Carbonate record of temporal change in oxygen fugacity and gaseous species in asteroid Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujiya Wataru、et al.
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 16 号: 8 ページ: 675-682
  • DOI: 10.1038/s41561-023-01226-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Abundant presolar grains and primordial organics preserved in carbon-rich exogenous clasts in asteroid Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Ann N. et al.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 9 号: 28
  • DOI: 10.1126/sciadv.adh1003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Oxygen Isotopic Composition of Samples Returned from Asteroid Ryugu with Implications for the Nature of the Parent Planetesimal (2023)
  • 著者名/発表者名: Tang Haolan、et al.
  • 雑誌名: The Planetary Science Journal 巻: 4 号: 8 ページ: 144-144
  • DOI: 10.3847/psj/acea62
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Igneous meteorites suggest Aluminium-26 heterogeneity in the early Solar Nebula (2023)
  • 著者名/発表者名: Krestianinov Evgenii、Amelin Yuri、Yin Qing-Zhu、Cary Paige、Huyskens Magdalena H.、Miller Audrey、Dey Supratim、Hibiya Yuki、Tang Haolan、Young Edward D.、Pack Andreas、Di Rocco Tommaso
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-023-40026-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Water circulation in Ryugu asteroid affected the distribution of nucleosynthetic isotope anomalies in returned sample (2023)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Tetsuya、et al.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 9 号: 45
  • DOI: 10.1126/sciadv.adi7048
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Magnesium Isotope Composition of Samples Returned from Asteroid Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Bizzarro Martin、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 958 号: 2 ページ: L25-L25
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ad09d9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nucleosynthetic s-Process Depletion in Mo from Ryugu samples returned by Hayabusa2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi N., Yokoyama T., Ishikawa A., Walker R.J., Abe Y., Aleon J., ...Tachibana S., et al
  • 雑誌名: Geochemical Perspectives Letters 巻: 28 ページ: 31-36
  • DOI: 10.7185/geochemlet.2341
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neodymium‐142 deficits and samarium neutron stratigraphy of C‐type asteroid (162173) Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Torrano Zachary A.、et al.
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: - 号: 8 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1111/maps.14109
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of Cation Composition in Dolomites on the Intact Particles Sampled from Asteroid Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Morita Mayu、et al.
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 96 号: 1 ページ: 170-178
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.3c03463
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Nucleosynthetic Cr-Ti Isotope Anomalies in Ryugu Samples (2024)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama T., M. Wadhwa, T. Iizuka, V. Rai, I. Gautam, Y. Hibiya, M. K. Haba, R. Fukai, R. Hines, N. Phelan
  • 学会等名: Lunar and Planetary Science conference 2024
  • 国際学会
• [学会発表] Origin of the unique isotopic composition of asteroid Ryugu and CI chondrites (2024)
  • 著者名/発表者名: Spitzer F. Burkhardt C. Kleine T. The Hayabusa initial-analysis chemistry team
  • 学会等名: Lunar and Planetary Science conference 2024
  • 国際学会
• [学会発表] 短寿命核種92Nbの起源と太陽系の形成過程 (2023)
  • 著者名/発表者名: 日比谷 由紀, 飯塚 毅, 榎本葉月, 早川岳人
  • 学会等名: 第71回質量分析総合討論会
• [学会発表] CAI の核合成起源 Cr-Ti 同位体異常 (2023)
  • 著者名/発表者名: 増田雄樹・横山哲也・飯塚 毅・日比谷由紀,
  • 学会等名: 2023年度日本地球化学会年会
• [学会発表] Nucleosynthetic isotopic anomalies of Ti and Cr in fine-grained CAIs from the Allende meteorite. (2023)
  • 著者名/発表者名: Masuda Y., T. Yokoyama, T. Iizuka and Y. Hibiya
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Cr-Rich and Al-Rich Oxide Grains with 16O-Rich Compositions in Ryugu Samples. (2023)
  • 著者名/発表者名: A. N. Nguyen, P. Mane, L. P. Keller, Z. Rahman, L. Piani, Hayabusa2-Initial-Analysis Chemistry, Hayabusa2-Initial-Analysis Core.
  • 学会等名: 86th Annual Meeting of The Meteoritical Society 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Origin of the short-lived radionuclide 92Nb in the early solar system. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hibiya, Y., T. Iizuka, H. Enomoto, T. Hayakawa.
  • 学会等名: Asia-Oceania Mass Spectrometry Conference and the Annual Meeting of the Korean Society for Mass Spectrometry
  • 国際学会
• [学会発表] Nickel isotopic composition of Ryugu and the link between CI and other carbonaceous chondrites. (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Kleine, F. Spitzer, C. Burkhardt, The Hayabusa initial-analysis chemistry team, The Hayabusa initial-analysis core.
  • 学会等名: Hayabusa 2023 Symposium
  • 国際学会