微惑星上の水-有機反応を模擬した液体フローセルSTXMによるその場反応追跡

• 研究領域: 水惑星学の創成
• 研究課題/領域番号: 18H04461
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 薮田 ひかる 広島大学, 理学研究科, 教授 (30530844)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 走査型透過X線顕微鏡 / 微惑星 / 水質変成 / 有機物 / 液体フローセル / 反応追跡

研究実績の概要

本公募研究の目的は、太陽系始原小天体上における水質変成初期の比較的軽度な条件で短時間に起こる水-有機物反応を観察するために、走査型透過X線顕微鏡（STXM）観察用の液体セルを開発することであった。1年目には、三眼実体顕微鏡を導入し、STXM観察用液体セルを作製する環境を整備した。ただし、本研究の協力機関であるフォトンファクトリーが新しいSTXMビームライン19A/Bを建設する時期と重なっていたため、本研究用にSTXMを使うことができなかった。そのため代わりに、本実験の出発物質の一つである彗星模擬有機物としてHCNポリマー類似の固体有機物の合成を行い、実験の準備を進めた。具体的にはホルムアミドを高温高圧酸分解容器に加え185℃で24時間加熱した。加熱後に得られたタール状の黒褐色物質をメタノールで抽出し、抽出溶液をマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析法（MALDI-TOFMS） で分析した。その結果、質量スペクトルからシアン化水素 (HCN)の八量体（[HCN]8）に由来する分子イオンピークが顕著に検出された。他にもHCNポリマーに由来すると推測されるイオンピークが検出された。この結果は、ホルムアミドが熱分解することで生じるHCNが重合し、ジアミノマレオニトリル（[HCN]4）を経て[HCN]8構造を形成したことを示唆する。2年目には、大学院生１名が本研究に参加し、上記のHCNポリマー合成法を習得した。様々なpH（pH = 3, ７, 12）、温度（50, 90℃）、時間（24時間 ～１ヶ月）を想定した条件下でHCNポリマーの水熱実験を行った。期間中の実施はかなわなかったが、実験生成物を得ることはできたので、STXM分析を今後行うことで彗星での水質変成における有機物の化学組成の変化を解明できる見込みである。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Shock Vaporization/Devolatilization of Evaporitic Minerals, Halite and Gypsum, in an Open System Investigated by a Two‐Stage Light Gas Gun (2019)
  • 著者名/発表者名: Kurosawa Kosuke、Moriwaki Ryota、Komatsu Goro、Okamoto Takaya、Sakuma Hiroshi、Yabuta Hikaru、Matsui Takafumi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 号: 13 ページ: 7258-7267
  • DOI: 10.1029/2019gl083249
  • NAID: 120006778529
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hayabusa2 arrives at the carbonaceous asteroid 162173 Ryugu?A spinning top?shaped rubble pile (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S.、Hirabayashi M.、Hirata N. et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 364 号: 6437 ページ: 268-272
  • DOI: 10.1126/science.aav8032
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The geomorphology, color, and thermal properties of Ryugu: Implications for parent-body processes (2019)
  • 著者名/発表者名: Seiji Sugita, R. Honda, T. Morota, S. Kameda, H. Sawada, E. Tatsumi, M. Yamada, C. Honda, Y. Yokota, T. Kouyama, N. Sakatani, K. Ogawa, H. Suzuki, T. Okada, N. Namiki, S. Tanaka, Y. Iijima, K. Yoshioka, M. Hayakawa, Y. Cho, M. Matsuoka, N. Hirata, N. Hirata, H. Miyamoto, Jun Kimura
  • 雑誌名: Science 巻: 17 号: 6437 ページ: 252-252
  • DOI: 10.1126/science.aaw0422
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Further characterization of carbonaceous materials in Hayabusa-returned samples to understand their origin (2019)
  • 著者名/発表者名: Uesugi Masayuki、Ito Motoo、Yabuta Hikaru、Naraoka Hiroshi、Kitajima Fumio、Takano Yoshinori、Mita Hajime、Kebukawa Yoko、Nakato Aiko、Karouji Yuzuru
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 54 号: 3 ページ: 638-666
  • DOI: 10.1111/maps.13236
  • NAID: 120006630615
  • 査読あり
• [雑誌論文] STXM-XANES analyses of Murchison meteorite samples captured by aerogel after hypervelocity impacts: A potential implication of organic matter degradation for micrometeoroid collection experiments (2019)
  • 著者名/発表者名: Kebukawa Yoko、Okudaira Kyoko、Yabuta Hikaru、Hasegawa Sunao、Tabata Makoto、Furukawa Yoshihiro、Ito Motoo、Nakato Aiko、Kilcoyne A. L. David、Kobayashi Kensei、Yokobori Shin-ichi、Imai Eiichi、Kawaguchi Yuko、Yano Hajime、Yamagishi Akihiko
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 53 号: 1 ページ: 53-67
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0549
  • NAID: 130007593227
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prevalence and nature of heating processes in CM and C2-ungrouped chondrites as revealed by insoluble organic matter (2018)
  • 著者名/発表者名: Quirico E.、Bonal L.、Beck P.、Alexander C.M.O'D.、Yabuta H.、Nakamura T.、Nakato A.、Flandinet L.、Montagnac G.、Schmitt-Kopplin P.、Herd C.D.K.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 241 ページ: 17-37
  • DOI: 10.1016/j.gca.2018.08.029
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Organic Molecules and Volatiles in Comets (2018)
  • 著者名/発表者名: Yabuta Hikaru、Sandford Scott A.、Meech Karen J.
  • 雑誌名: Elements 巻: 14 号: 2 ページ: 101-106
  • DOI: 10.2138/gselements.14.2.101
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Polycyclic aromatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons in Jbilet Winselwan carbonaceous CM chondrite, a possible analog of asteroid Ryugu’s surface. (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Kato and H. Yabuta
  • 学会等名: The 82nd Annual Meeting of Meteoritical Society
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship between visible reflectance at 550 nm and carbon contents in carbonaceous chondrites: At-tempt to estimate the bulk carbon contents of asteroid Ryugu’s surface. (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta, M. Ikehara, E. Tatsumi, S. Sugita, S. Yamashita, K. Mogi, K. Amano, M. Matsuoka, S. Koba-yashi and T. Nakamura
  • 学会等名: The 82nd Annual Meeting of Meteoritical Society
  • 国際学会
• [学会発表] 「はやぶさ２」および将来のサンプルリターンにおけるSTXMへの期待 (2019)
  • 著者名/発表者名: 薮田ひかる
  • 学会等名: 第3回水惑星学全体会議
• [学会発表] Chemical History of Organic Macromolecules in the Early Solar System: Scientific Strategy and Expected Insights from Asteroid Ryugu (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta
  • 学会等名: Asteroid Science 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Prospects for future analyses of the returned asteroid samples in light of the observation results obtained by Hayabusa2 and OSIRIS-REx missions (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta, S. Tachibana, M. Abe, M. Yoshikawa, S. Watanabe, Y. Tsuda and Hayabusa2 Science Team
  • 学会等名: AGU Fall meeting 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Landing Site Selection for Hayabusa2: Scientific Evaluation of the Candidate Sites on Asteroid (162173) Ryugu (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta, S. Watanabe, T. Nakamura, N. Hirata, S. Sugita, T. et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Overview of the carbonaceous asteroid Ryugu and the first half summary of Hayabusa2 sample return mission. (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta and Hayabusa2 Team
  • 学会等名: XVth Rencontres du Vietnam, LIFE3E’2019: SEARCH FOR LIFE, FROM EARLY EARTH TO EXOPLANETS
  • 国際学会
• [学会発表] The activities of small bodies exploration missions in Japan and international partners. (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta, S. Sugita, T. Okada, T. Nakamura, S. Tachibana, T. Arai, M. Kobayashi, M. Yoshikawa, M. Fujimoto, S. Watanabe.
  • 学会等名: COSPAR 2018, 42nd Assembly,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hayabusa2 has kicked into full gear: Cosmochemical significance of C-type asteroids in the Solar System formation. (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta, and Hayabusa2 team
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of Division for Planetary Sciences
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hayabusa2 Landing Site Selection (LSS): Scientific Evaluation on Asteroid Ryugu. (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta, S. Watanabe, T. Nakamura, N. Hirata, S. Sugita, T. Okada, K. Kitazato, Y. Ishihara, T. Morota, N. Sakatani, K. Matsumoto, K. Wada, S. Tachibana, M. Komatsu, E. Tatsumi, M. Matsuoka, C. Honda, T. Hiroi, S. Senshu, R. Honda, S. Kikuchi, S. Tanaka, A. Miura, T. Yamaguchi, Y. Yamamoto, T. Saiki, Y. Tsuda,
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of Division for Planetary Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] Scientific Evaluation on the Asteroid Ryugu in Hayabusa2 Landing Site Selection. (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta, S. Watanabe, T. Nakamura, N. Hirata, S. Sugita, T. Okada, K. Kitazato, Y. Ishihara, T. Morota, N. Sakatani, K. Matsumoto, K. Wada, S. Tachibana, M. Komatsu, E. Tatsumi, M. Matsuoka, C. Honda, T. Hiroi, S. Senshu, R. Honda, S. Kikuchi, S. Tanaka, A. Miura, T. Yamaguchi, Y. Yamamoto, T. Saiki, Y. Tsuda,
  • 学会等名: Hayabusa Symposium 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hayabusa2 Landing Site Selection: Scientific Evaluation on Asteroid Ryugu. (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Yabuta, S. Watanabe, T. Nakamura, N. Hirata, S. Sugita, T. Okada, K. Kitazato, Y. Ishihara, T. Morota, N. Sakatani, K. Matsumoto, K. Wada, S. Tachibana, M. Komatsu, E. Tatsumi, M. Matsuoka, C. Honda, T. Hiroi, H. Senshu, R. Honda, Y. Yamamoto, N. Ogawa, S. Kikuchi, T. Saiki and Y. Tsuda.
  • 学会等名: 2018 AGU Fall meeting
  • 国際学会
• [図書] Astrobiology: From the Origins of Life to the Search for Extraterrestrial Intelligence (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi, Akihiko, Kakegawa, Takeshi, Usui, Tomohiro (Eds.)
  • 総ページ数: 465
  • 出版者: Springer
• [図書] Handbook of Astrobiology (2019)
  • 著者名/発表者名: Kolb, V. M. (Eds.)
  • 総ページ数: 846
  • 出版者: CRC Press
• [図書] Primitive Meteorites and Asteroids: Physical, Chemical and Spectroscopic Observations Paving the Way to Exploration (2018)
  • 著者名/発表者名: Abreu N. (Ed)
  • 総ページ数: 558
  • 出版者: Elsevier