生命誕生期の地球大気の化学組成に天体衝突が及ぼす影響に関する実験的研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15740268
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 杉田 精司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (80313203)
• キーワード: 高速衝突物理 / 高速化学反応 / 発光分光学 / 衝突蒸気雲 / 衝突閃光 / 原子スペクトル / 生命の起源 / 初期地球進化

研究概要

研究計画初年度の今年は、まず高温模擬衝突蒸気雲の圧力測定法の開発を行った。従来は、水素の輝線発光のローレンツ線幅のみが高温・高圧蒸気雲の圧力測定に使用可能であった。この方法では、実際の惑星表面上で重要になるケイ酸塩の蒸気雲の圧力測定はできない。しかし、今年度導入した高解像度分光器を使った高速分光実験により、Ca^+のローレンツ線幅の測定も圧力測定に有効であることが分かった。Caは惑星表面の主要構成元素であり、Caの温度測定法は、申請者らの過去数年の実験により確立されているので、ケイ酸塩岩由来の衝突蒸気雲の温度・圧力条件を時間の関数として測定する方法が確立することになる。
一方、これまで定量的な比較方法が存在しなかったレーザープリュームと衝突蒸気雲について、その熱力学状態を一対一に対応づける理論的な枠組みを提案することに成功した。この方法を用いれば、生成が容易で化学的にも非常に清浄なレーザーによる衝突蒸気雲の模擬実験の解釈が非常に正確にできるようになる。また、上述の温度圧力測定を用いれば、この理論的推定式をより正確に補正することができる。
こうした状況を踏まえ、本計画ではシリケイトと炭素化合物を混合して作成した炭素隕石様サンプルのレーザー蒸発実験を行った。予備的な実験からは、超高速衝突(>50km/s)においては、シリケイトの熱分解により発生した遊離酸素が炭素化合物を酸化し、一酸化炭素や二酸化炭素などの無機的炭素化合物を生成することを示す結果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] Ohno, S.S.Sugita, S.Hasegawa, T.Kadono, G.Igarashi: "Sulfur chemistry in Laser-simulated impact vapor clouus : implications for the K/T impact event"Earth Planetary Science Letters. 218・3-4. 347-361 (2004)
• [文献書誌] Sugita, S., P.H.Schultz, S.Hasegawa: "Intensities of atomic lines and molecular bands observed in impact-induced luminescence"Journal of Geophysical Research. 108・E12. doi:10.1029/20 03JE002156 (2003)
• [文献書誌] S.Sugita, P.H.Schultz: "Interaction between Impact-Induced Vapor Clouds and the Ambient Atmosphere 1 : Spectroscopic Observation"Journal of Geophysical Research. 108・E6. doi:10.1029/20 02JE001959 (2003)
• [文献書誌] S.Sugita, P.H.Schultz: "Interaction between Impact-Induced Vapor Clouds and the Ambient Atmosphere 2 : Theoretical modeling"Journal of Geophysical Research. 108・E6. doi:10.1029/20 02JE001960 (2003)
• [文献書誌] Sekine.Y., S.Suigta, T.Kadono, T.Matsui: "Methane production by large iron meteoritic impacts"Journal of Geophysical Research. 108・E7. doi:10.1029/20 02JE002034 (2003)
• [文献書誌] Hashimoto, G.L., S.Sugita: "On observation of compositional variation in Venus crust using nigh-side near-infrared thermal radiation"Journal of Geophysical Research. 108・E9. doi:10.1029/20 03JE002082 (2003)