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炭酸塩安定同位体から遠方形成小惑星の揮発性物質供給源を探る

公募研究

研究領域水惑星学の創成
研究課題/領域番号 20H04621
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
審査区分 理工系
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

牛久保 孝行  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (10722837)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード隕石 / 酸素同位体 / 炭素同位体 / 炭酸塩 / コンドルール / SIMS / 二次イオン質量分析計 / 小惑星 / 同位体 / 揮発性元素 / オリビン
研究開始時の研究の概要

水の惑星・地球の形成を理解するために、小惑星が注目されている。それは、小惑星は惑星が出来る前の段階の微惑星の名残りと考えられ、その小惑星の多くに現在も水が含まれている事が解ってきたからである。
宇宙から地球に落下してくる隕石は小惑星の破片だと考えられていて、隕石の多様性は小惑星形成の環境や条件の多様性を意味していると考えられている。本研究で扱うCRコンドライトという隕石は、遠く冷たい領域で出来た小惑星の破片だと考えられていて、その隕石の中にある45億年前に水と岩石が反応して出来た炭酸塩鉱物の同位体比を調べる事で、どの位遠い領域で形成し、そこにどんな揮発性物質があったのかを理解する事を目指している。

研究実績の概要

CRコンドライトの細粒組織(マトリックス)には、約45.6億年前に隕石母天体(微惑星)で発生した熱水活動で形成した炭酸塩鉱物が残されている。この炭酸塩鉱物の炭素同位体比と酸素同位体比を分析したところ、炭酸塩鉱物の炭素同位体比はTagish Lake隕石の炭酸塩に近いd13C~+70パーミルという重い同位体比を持ち、酸素同位体比はCMコンドライトの炭酸塩に比べて低い酸素同位体比(d18O~+25パーミル)を持つ事が明らかになった。高い炭素同位体比は、約45.6億年前にCRコンドライト母天体に存在した流体に溶存していた炭素の供給源がマトリックス中の有機物が酸化されたものではなく、微惑星に集積したCO2氷であった可能性を示している。また、CMコンドライトに比べて低い酸素同位体比は、CRコンドライト母天体に集積したH2O氷の酸素同位体比組成がCMコンドライト母天体に集積したH2O氷と異なっていた事を示している。CRコンドライト母天体はCMコンドライト母天体よりも遠方で形成したと考えられている。CO2氷の存在を示唆する炭酸塩鉱物の炭素同位体比は遠方で形成したとする仮説と整合的であり、炭酸塩鉱物の酸素同位体比の違いは、太陽系原始惑星系円盤において動径方向に酸素同位体比の違いが存在した事を示している。これらの成果は国内外の研究会にて発表を行い、論文発表に向けた準備を進めている。
この他、CKコンドライトに取り込まれている、別の母天体の中で高温の変成作用を経験して形成したと考えられる岩片の酸素同位体比組成の測定を行い、形成温度と起源物質・母天体に関する議論を行った。研究成果は共同研究者が国内の研究会にて発表し、論文発表に向けて準備を進めている。

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。

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。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] American Museum of Natural History/City University of New York/NASA(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] American Museum of Natural History/City University of New York/Columbia University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Oxygen-isotope systematics of chondrules and olivine fragments from Tagish Lake C2 chondrite: Implications of chondrule-forming regions in protoplanetary disk2021

    • 著者名/発表者名
      Ushikubo Takayuki、Kimura Makoto
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 293 ページ: 328-343

    • DOI

      10.1016/j.gca.2020.11.003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Consistently high d13C carbonates in CR chondrites: Implication for accreted ice in a cold and distant region from the Sun2022

    • 著者名/発表者名
      T. Ushikubo, A. Yamaguchi, M. K. Weisberg, M. Kimura, D. S. Ebel
    • 学会等名
      Lunar and Planetary Science Conference 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CR vs. CM: 炭素質コンドライトの炭酸塩とコンドルールの同位体組成の比較2022

    • 著者名/発表者名
      牛久保 孝行
    • 学会等名
      第5回水惑星学全体会議
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 太陽系始原ダストの物質科学2022

    • 著者名/発表者名
      牛久保 孝行
    • 学会等名
      始原天体ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タギッシュレイク隕石コンドルールの酸素同位体比組成から見えてくる原始惑星系円盤の揮発性物質分布2021

    • 著者名/発表者名
      牛久保 孝行、木村 眞
    • 学会等名
      JpGU 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] NWA2900 CKコンドライトに含まれる水質変成を経験したdark inclusionの熱史2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 実樹、中村 智樹、渋谷 岳造、牛久保 孝行、M. Zolensky
    • 学会等名
      日本惑星科学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Oxygen isotope systematics of chondrules and olivine fragments from Tagish Lake C2 chondrite2020

    • 著者名/発表者名
      T. Ushikubo, M. Kimura
    • 学会等名
      The 11th Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コンドルールから原始惑星系円盤での固体粒子の移動を探る2020

    • 著者名/発表者名
      牛久保 孝行
    • 学会等名
      新学術領域・星惑星形成 大研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 隕石試料の酸素・炭素同位体比研究の進捗報告2020

    • 著者名/発表者名
      牛久保 孝行
    • 学会等名
      水惑星学全体会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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