計画研究
本計画研究では、(1)リュウグウ母天体で起きていたと予想される水-岩石反応の予測と検証、(2)火星、エンセラダス、エウロパの海水化学組成の推定、(3)高温高圧下での水-岩石反応で発生する熱水組成の推定、(4)海底熱水環境と氷-海水境界における代謝可能エネルギーの推定、を目的としている。令和2年度は、水-岩石反応実験・モデリングを継続し、代謝可能エネルギー計算を進めた。渋谷(代表)と本課題で雇用するポスドク研究員は、初期火星を模した水-岩石反応実験・熱力学モデリングを行い、5000気圧水-岩石反応実験装置の運用を開始した。廣瀬(分担)は、熱水環境下変形透水システムの運用を継続するとともに、これまで行ってきた低~高速摩擦実験の固体生成物解析を進めた結果、氷天体内部の岩石摩擦によって水素が発生する可能性を示した。西澤(分担)は、初期火星大気を模した光化学・放電実験を継続して行い、窒素生成物の量比が光の波長や放電電圧に依存して変化することを明らかにした。柏原(分担)は、鉄マンガン炭酸塩の表面の反応性の解析に着手することで、初期反応である海水-鉄マンガン酸化物間で起こるいくつかの元素の同位体分別を解析することの重要性を見出し、同位体分析に必要な前処理法の開発を進めた。高谷(分担)は、エウロパの地殻内を模した高温の水-岩石反応実験を継続して行った結果、400度以上の高温で水素が発生しうることを明らかにした。中村(分担)は、引き続きエウロパの海底熱水系を模した水-岩石反応モデリングと熱水系における代謝可能エネルギー計算を行い、潜在的なバイオマスを推定した。深海(分担)は、天然試料の分析と吸着実験の結果から、海洋環境で観察される同位体分別の変化が鉱物に吸着される際の価数の違いで説明できる可能性を示した。また、渋谷はA01班内での連携強化及び本計画研究の統括を行った。
2: おおむね順調に進展している
令和2年度は、新規に導入した5000気圧水-岩石反応実験装置の運用を開始したものの、シール部の劣化が当初の予想より早かったために圧力低下が起きてしまうという問題が発生した。このため、エウロパを模した低温水-岩石反応解析についてやや遅れが生じたものの、当初の予定通り熱力学モデリングをバックアップ方法として高圧の水-岩石反応を解析することで計画をほぼ予定通り進めることができた。一方、他の装置を用いた実験と熱力学モデリングについては当初の予定をやや上回るペースで進めることができている。このようなことから、全体の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断した。
5000気圧水-岩石反応実験装置の圧力低下の問題を解決するために、異なる材質のシール部品を用いて実験を行う。問題が解決されればエウロパの低温水-岩石反応実験を行い、その結果を熱力学モデリング結果の解釈に用いる。また、他の実験結果を引き続き解析し、他天体での水-岩石反応モデルや熱水系における生命圏モデルの構築を目指した水-岩石反応熱力学モデリングと代謝エネルギー計算を進める。
すべて 2021 2020
すべて 雑誌論文 (30件) (うち国際共著 10件、 査読あり 30件、 オープンアクセス 20件) 学会発表 (66件) (うち国際学会 14件、 招待講演 7件) 図書 (1件)
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