ガスから鉱物の凝縮に関する実験的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440152
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 裕子 (永原 裕子) 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (80172550)
• 研究分担者: 小澤 一仁 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90160853)
• キーワード: 凝縮 / 蒸発 / 鉱物 / 太陽系星雲 / 真空実験 / フォルステライト / 金属鉄 / クヌッセンセル

研究概要

太陽系および星の様々な進化過程における固体物質形成過程はガスからの鉱物の凝縮を通じて進行する。凝縮過程はカイネティックな過程であり、その速度、速度を支配する素過程の解明は太陽系や宇宙の物質進化に決定的に重要である。従来、実験的困難から、コントロールした条件下での鉱物の凝縮実験はおこなわれてこなかった。本研究では、フォルステライト、金属鉄など、宇宙進化にとってもっとも主要な鉱物のガスからの結晶成長速度を、温度とガスフラックスをコントロールした条件下でおこなう実験装置の開発をおこなう。本年度はシステム構成の設計をおこない、ガスソースとしてクヌッセンセルを用い、ガスソースと結晶成長場を独自に温度コントロールする装置とする仕様を決定した。本研究の目的にもっとも適したガス発生装置を確定するため、申請者のもつ既存の真空装置に業者のもつ部品をとりつけ、様々なテストをおこなった。その結果、ヘリコンスパッタカソードを用いることに決定した。同時に、既存装置をもちい、ガス圧の高い条件での鉱物の蒸発実験をおこない、ガス圧の関数としての蒸発速度の決定をおこなった。フォルステライトおよび金属鉄について初めてその速度の決定に成功し、金属鉄については凝縮係数が1にきわめて近いこと、フォルステライトはガス圧の関数としての凝縮係数とその温度依存性を求めた。この結果、太陽系星雲の温度上昇過程における蒸発過程を定量的にモデル化することが可能となった。これらの結果は3月にNASAジョンソンスペースセンターにおいて行われる月惑星科学会議において発表予定である。同時に、凝縮実験をおこなう上での技術的な問題を検討し、開発中の装置の改善点として考慮することにした。

研究成果

• [文献書誌] Nagahara,H.and Ozawa,K.: "Isotopic fractionation as a probe of heating processes in the solar nebula "Chemical Geology. 169. 45-68 (2000)
• [文献書誌] Ozawa,K.and Nagahara,H.: "Kinetics of diffusion-controlled evaporation of Fe-Mg oilvine : experimental study and implications for the cosmochemical fractionation"Geochim. Cosmochim. Acta. 64. 173-189 (2000)
• [文献書誌] Kita,N.T.,Nagahara,H.,Togashi,S.,and Morishita,Y.: "Narrow time interval for chondrule formation in the solar nebula : evidence from 26Al in Semarkona ferromagnesian chondrules"Geochim. Cosmochim. Acta. 64. 3913-3922 (2000)
• [文献書誌] Ozawa,K.and Nagahara,H.: "Chemical and isotopic fractionations by evaporation and their cosmochemical implications "Geochim. Cosmochim. Acta. 65(in press). (2001)