宇宙空間での化学進化シミュレーション装置の開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07554020
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 橋元 明彦 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30261275)
• 研究分担者: 阿部 勉 株式会社タナカ, 技術部(研究職), 次長 ; 香内 晃 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60161866)
• キーワード: 暗黒星雲 / 星間微粒子 / 化学進化 / 炭素質隕石 / 太陽系 / 蒸発 / 超高真空 / 質量分布

研究概要

暗黒星雲に存在する微粒子は、微粒のケイ酸塩鉱物のまわりを有機物と氷が取り囲む構造を持っていると考えられる。これが紫外線、宇宙線、または衝突・光輻射などの高エネルギー源に曝されると、熱変成・蒸発・化学・同位体分別などにより、その性質を変化させる。また同時に生ずる分子は星雲の新しい構成要素となる。太陽系星雲においても、これらの過程で変化を受けた星間微粒子が付着・凝集して天体にまで成長したものの破片が、炭素質隕石として存在する。そこで我々はエネルギーの種類と強度を制御して、星間微粒子から生成する分子の変遷を時間的にモニターするシステムの開発を行い、よって太陽系物質の起源と原始星雲の物理環境について理解を深めた。
本年度は新システム開発研究の最終年度として以下の研究業績を上げることができた。
(1)ターボ分子ポンプ3基,主真空チャンバー,差動排気室などから構成される超高真空排気装置を、ゼロ負荷状態で10^<-10>Torr,高エネルギー熱源使用時に、10^<-7>Torrレベルの超高真空で稼動させることが出来た。
(2)星間微粒子に最も近い粒子を、始原的なタイプM型炭素質隕石から採取し、そのキャラクタリゼーションを電子顕微鏡によって行った。
(3)上記(2)の微粒子を一定量、本実験装置にロードし、高エネルギー源に被曝させた。生体分子をコリメートスリットに通し、分子ビームを形成した後に四重極質量分析計に導入することにより、生成直後の分子の質量分布を測定することが可能となった。
(4)生成分子を高真空容器内の極低温のサブストレート上に凝縮させることにより、宇宙空間における有機物質と氷の生成シミュレーション実験を行った。
(5)これらの結果から化学進化シミュレーション装置の開発をほぼ終了した。

研究成果

• [文献書誌] Davis,A.M.: "Isotopic and chemical fractionation during evaporation of CaTiO_3." Lunar and Planetary Science. XXVI. 317-318 (1995)
• [文献書誌] Arakawa,M.: "Ejection velocity of ice impact fragments." Icarus. 118. 341-354 (1995)
• [文献書誌] Kouchi,A.: "Cosmoglaciology:evolution of ice in intavstellar space." Prog.Cryst.Growth Charact.Mater.30. 83-108 (1995)
• [文献書誌] Hashimoto,A.: "Chemical and isotopic constraints on the dynamic recycling" Antarctic Meteorites. XXII. 49-51 (1997)
• [文献書誌] Yamamoto,T.: "Are Edgeworth-Kuiper belt objects pristine?" Science. 273. 921-921 (1996)
• [文献書誌] Wang,J.: "Evaporation of single crystal forsterite" Geochim.Cosmochim.Acta. (in press). (1998)
• [文献書誌] Hashimoto,A.: "The Second Symposium on the Origin of the Moon" 文部省宇宙科学研究所, 1-81 (1995)
• [文献書誌] Yamamoto,T.: "Origin and Evolution of Cometary Ice" Kluwer Academic Press, in press (1998)