| 研究課題/領域番号 |
05833009
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
土山 明 大阪大学, 理学部, 助教授 (90180017)
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| 研究分担者 |
永井 隆哉 大阪大学, 理学部, 助手 (20243131)
田窪 宏 大阪大学, 理学部, 教授 (80029678)
山中 高光 大阪大学, 理学部, 教授 (30011729)
松田 じゅん一 大阪大学, 理学部, 教授 (80107945)
植田 千秋 大阪大学, 理学部, 講師 (50176591)
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| キーワード | フォルステライト / 金属鉄 / トロイライト / エンスタタイト / 蒸発速度 / 分散蒸発 / 原始太陽系星雲 / 元素同位体分別 |
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| 研究概要 |
地球型をつくる重要な鉱物(フォルステライト、金属鉄、トロイライト)の蒸発実験をおこない、蒸発速度とその蒸発係数を求めた。フォルステライトは水素雰囲気中で調和蒸発し、直線則に従う。その蒸発係数の温度依存性は、水素雰囲気中での蒸発も自由蒸発と類似した蒸発機構でおこることを示した。これにより原始太陽系星雲でのフォルステライトの蒸発速度を求めることができるようになった。金属鉄の蒸発も直線則に従い、蒸発係数は1に近いことがわかった。一方、トロイライトは金属鉄を残渣とする分解蒸発をするが、トロイライト-金属鉄界面反応律速のため直線則に従う。これらの結果などをもとにして、地球型をつくる重要な鉱物について、原始太陽系星雲中での蒸発を含む様々な条件での蒸発速度をコンパイルした。これを用いて、原始太陽系星雲における鉱物の蒸発にともなう元素分別(Mg/SiおよびFe/S)を議論した。これによるとエンスタタイトの分解蒸発はおこらず、カイネティックな理由によりみかけ上の調和蒸発がおこることが予想され、Mg/Si分別はおこらなくなる。しかしながら、ダストが非晶質Mg珪酸塩である場合には、ダスト中での元素の拡散係数が結晶中に比べると大きいので、Mg/Si分別がおこる可能性がある。一方、トロイライトは原始太陽系星雲中でも分解蒸発することが予想され、Fe/S分別がおこると考えられる。さらに鉱物の蒸発速度を用いて、固体からの蒸発にともなう同位体質量分別についてモデル化をおこなった。同位体質量分別がおこるかどうかは、蒸発速度、固体内の拡散係数、および固体のサイズによって、またその絶対量は蒸発分子質量に依存する同位体分別係数によって決まる。これを用いて、フォルステライト、金属鉄の蒸発にともなう同位体分別を議論し、隕石中にみられる同位体分別を示す物質について分別の条件を推定した。
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