火星隕石の地球化学的解析に基づく火星の水の散逸史および表層酸化過程の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04073
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 臼井 寛裕 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (60636471)
• 研究分担者: 高橋 嘉夫 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10304396) ; 中田 亮一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 技術研究員 (50726958) ; 黒川 宏之 東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (80713643) ; 上野 雄一郎 東京工業大学, 理学院, 教授 (90422542)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 火星隕石 / XAFS / 硫黄科学種

研究実績の概要

本研究では、「火星隕石に記録された表層成分の水素・硫黄同位体比および酸化還元敏感元素の化学種変化から，火星の水の消失過程とそれに伴う表層酸化過程の解明」を目的とする。2018年度および2019年度（繰り越し分）においては、研究実施計画１・４を中心に研究を進めた。

研究実施計画－１【局所XAFS（μ-XAFS）分析による，火星表層成分のFeとSの化学種同定】では、火星隕石に含まれる炭酸塩の局所XAFS分析を行い、隕石中に含まれる硫黄および窒素の科学種解析を行った。その結果、流体から晶出したことが判明している火星の炭酸塩には窒素や硫黄が有機物として混入していることが明らかとなった。その有機物は分析の際の混入や地球上での汚染によるものではなく、火星由来であることを示した（Koike et al. 2020 Nature Comm）。また、硫黄に関しては、多くが硫酸イオンとして炭酸塩の炭酸イオンを構造的に置換した形で存在していることが明らかとなった。

研究実施計画－４【水散逸モデルに基づく，水の消失時期・消失量および表層酸化との関係性の解明】では、火星の地形を考慮に入れた古気候シミュレーションを実施した。結果、火星に海が存在していたとされる約40億年前において、その海を安定に維持できる程度の気温と降水量を再現することに成功した（Ramirez et al. 2019 JGR）。我々の結果は、火星がかつて温暖・湿潤であったとする火星温暖化説を補強することとなった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Climate Simulations of Early Mars With Estimated Precipitation, Runoff, and Erosion Rates (2020)
  • 著者名/発表者名: Ramirez Ramses M.、Craddock Robert A.、Usui Tomohiro
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 125 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2019JE006160
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Geochemically heterogeneous Martian mantle inferred from Pb isotope systematics of depleted shergottites (2020)
  • 著者名/発表者名: Moriwaki Ryota、Usui Tomohiro、Tobita Minato、Yokoyama Tetsuya
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 274 ページ: 157～171
  • DOI: 10.1016/j.gca.2020.01.014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transport of impact ejecta from Mars to its moons as a means to reveal Martian history (2019)
  • 著者名/発表者名: Hyodo Ryuki、Kurosawa Kosuke、Genda Hidenori、Usui Tomohiro、Fujita Kazuhisa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-019-56139-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measuring the Elemental Composition of Phobos: The Mars‐moon Exploration with GAmma rays and NEutrons (MEGANE) Investigation for the Martian Moons eXploration (MMX) Mission (2019)
  • 著者名/発表者名: Lawrence David J.、Peplowski Patrick N.、Beck Andrew W.、Burks Morgan T.、Chabot Nancy L.、Cully Michael J.、Elphic Richard C.、Ernst Carolyn M.、Fix Samuel、Goldsten John O.、Hoffer Erin M.、Kusano Hiroki、Murchie Scott L.、Schratz Brian C.、Usui Tomohiro、Yokley Zachary W.
  • 雑誌名: Earth and Space Science 巻: 6 ページ: 2605～2623
  • DOI: 10.1029/2019EA000811
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [備考] Usui Research Group
  • URL: https://planetb.sci.isas.jaxa.jp/aqua/