地球とコンドライトの化学組成：初期太陽系円盤での主要元素分別

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04080
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 橘 省吾 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50361564)
• 研究分担者: 瀧川 晶 京都大学, 白眉センター, 特定助教 (10750367)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: フォルステライト / エンスタタイト / 元素分別 / 反応速度 / 初期太陽系

研究実績の概要

始源的隕石コンドライトや地球型惑星の元素組成は，初期太陽系での元素分別過程で決定されたと考えられる．主要元素Mg, Siの分別過程の鍵となるのは，フォルステライト（Mg2SiO4）凝縮・蒸発反応やエンスタタイト（MgSiO3）形成反応による固体Mg/Si比の変化過程である．本研究では初期太陽系を模擬した低圧条件でこれらの主要鉱物に関わる化学反応実験をおこない，その反応速度や反応機構の解明を目指した．主要な成果は以下のとおりである．（１）フォルステライトの H2-H2O 雰囲気下での蒸発速度を決定した．H2O の存在で蒸発が抑制されることが明らかとなった．抑制の程度には温度依存性があり，高温では水素による蒸発促進の効果が優勢となることがわかった．（２）フォルステライトのH2-H2O 雰囲気下での凝縮速度を決定した．凝縮の速度論的障壁はこれまで求められてきた蒸発の障壁と同程度であることがわかった．（３）フォルステライトおよびエンスタタイト組成の非晶質ケイ酸塩の結晶化速度を決定した．水蒸気が反応障壁を下げ，結晶化を促進することもわかった．非晶質フォルステライトの結晶化の方が効果的に起こることもわかった．（４）フォルステライトおよびエンスタタイト組成の非晶質ケイ酸塩の水蒸気との酸素同位体交換反応速度を決定した．活性化エネルギーは両者で等しいが，頻度因子が異なり，非晶質フォルステライトの同位体交換が効果的に起こることがわかった．（５）以上の結果を総合し，原始太陽系円盤において，太陽からの距離に応じ，Mg, Si を主成分とする物質の化学組成，同位体組成，結晶性に分布が生じることを明らかにし，惑星材料の化学的多様性がつくられることがわかった．

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

• [国際共同研究] シカゴ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: シカゴ大学
• [雑誌論文] The geomorphology, color, and thermal properties of Ryugu: Implications for parent-body processes (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugita S. et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 364 ページ: eaaw0422
  • DOI: 10.1126/science.aaw0422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hayabusa2 arrives at the carbonaceous asteroid 162173 Ryugu?A spinning top?shaped rubble pile (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S. et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 364 ページ: 268-272
  • DOI: 10.1126/science.aav8032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast diffusion path for water in silica glass (2019)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Minami、Tachibana Shogo、Sakamoto Naoya、Yurimoto Hisayoshi
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 104 ページ: 385～390
  • DOI: 10.2138/am-2019-6802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular and isotopic compositions of nitrogen-containing organic molecules formed during UV-irradiation of simulated interstellar ice (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugahara Haruna、Takano Yoshinori、Tachibana Shogo、Sugawara Iyo、Chikaraishi Yoshito、Ogawa Nanako O.、Ohkouchi Naohiko、Kouchi Akira、Yurimoto Hisayoshi
  • 雑誌名: GEOCHEMICAL JOURNAL 巻: 53 ページ: 5～20
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0553
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bulk chemical characteristics of soluble polar organic molecules formed through condensation of formaldehyde: Comparison with soluble organic molecules in Murchison meteorite (2019)
  • 著者名/発表者名: Isono Yuki、Tachibana Shogo、Naraoka Hiroshi、Orthous-Daunay Fran?ois-R?gis、Piani Laurette、Kebukawa Yoko
  • 雑誌名: GEOCHEMICAL JOURNAL 巻: 53 ページ: 41～51
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0551
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultraviolet-photon fingerprints on chondritic large organic molecules (2019)
  • 著者名/発表者名: Orthous-Daunay Francois-Regis、Piani Laurette、Flandinet Laur?ne、Thissen Roland、Wolters C?dric、Vuitton V?ronique、Poch Olivier、Moynier Fr?d?ric、Sugawara Iyo、Naraoka Hiroshi、Tachibana Shogo
  • 雑誌名: GEOCHEMICAL JOURNAL 巻: 53 ページ: 21～32
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0544
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Diffusivity and solubility of methane in ice Ih (2019)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Masahiko、Tachibana Shogo、Nagahara Hiroko
  • 雑誌名: GEOCHEMICAL JOURNAL 巻: 53 ページ: 83～89
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0537
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oxygen Isotopic Exchange between Amorphous Silicate and Water Vapor and Its Implications for Oxygen Isotopic Evolution in the Early Solar System (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Daiki、Kuroda Minami、Tachibana Shogo、Sakamoto Naoya、Yurimoto Hisayoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 865 ページ: 98～98
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aadcee
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Short-lived radioisotopes in meteorites from Galactic-scale correlated star formation (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto Yusuke、Krumholz Mark R、Tachibana Shogo
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 480 ページ: 4025～4039
  • DOI: 10.1093/mnras/sty2132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water Vapor Pressure Dependence of Crystallization Kinetics of Amorphous Forsterite (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Daiki、Tachibana Shogo
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 2 ページ: 778～786
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.8b00047
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-temperature Dust Condensation around an AGB Star: Evidence from a Highly Pristine Presolar Corundum (2018)
  • 著者名/発表者名: Takigawa Aki、Stroud Rhonda M.、Nittler Larry R.、Alexander Conel M. O’D、Miyake Akira
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 862 ページ: L13～L13
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aad1f5
  • 査読あり
• [学会発表] Hayabusa2 update (2019)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S.
  • 学会等名: OSIRIS-REx Science Team Meeting 14
  • 国際学会
• [学会発表] Hayabusa2 Landing for Sampling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S.
  • 学会等名: Solar System symposium in Sapporo 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Hayabusa2 touch-and-go sampling at Ryugu. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S., Sawada H., Okamoto C., Yano H., Okazaki R., Takano Y., Miura Y. N. and Sakamoto K.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Hayabusa2: Sampling and Sample Analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S.
  • 学会等名: JpGU2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ホルモース型反応によって生成する可溶性有機分子の特徴と反応機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 磯野 雄生・橘 省吾・奈良岡 浩
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] Fe-FeS共晶組織を用いたコンドリュールの冷却速度推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森 愛美，橘 省吾
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] 原始惑星系円盤での非晶質エンスタタイトダストの結晶化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林 航大，山本 大貴，橘 省吾
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] 石英ガラスにおける水の高速拡散 (2018)
  • 著者名/発表者名: 黒田 みなみ，橘 省吾，坂本 直哉，圦本 尚義
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] CAI組成メルトの低圧水素ガス中、真空中蒸発実験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上林 海ちる，Mendybaev Ruslan，Richter Frank，橘 省吾
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] 原始太陽系円盤での非晶質ケイ酸塩ダストと 蒸気との酸素同位体交換反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本 大貴，黒田 みなみ，橘 省吾，坂本 直哉，圦本 尚義
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] アルミナダストに富むAGB星周囲のAlO, SiO分子分布 (2018)
  • 著者名/発表者名: 瀧川 晶，上塚 貴史，橘 省吾，山村 一誠
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] Liquid-like behavior of UV-irradiated interstellar ice at low temperatures. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S.
  • 学会等名: METEORITES - Understanding the origin of planetodiversity.
  • 国際学会
• [学会発表] 原始太陽系円盤における難揮発性包有 物CAIメルトと水蒸気との酸素同位体交換速度論 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本 大貴，上林 海ちる，川崎 教行，橘 省吾，圦本 尚義
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2018年会
• [学会発表] ケイ酸塩ガラス中の水の拡散：ガラス構造の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 黒田 みなみ，橘 省吾
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2018年会
• [学会発表] Hayabusa2 at Ryugu. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S.
  • 学会等名: Reading Terrestrial Planet Evolution in Isotopes and Element Measurements
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Laboratory experiments on high- and low-temperature processes in the early Solar System. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S.
  • 学会等名: Workshop: Experiment and Modeling in Investigation of Extraterrestrial Material. 81st Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Initial analysis plan of JAXA Hayabusa2 returned Ryugu regolith. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S, Yurimoto H., Nakamura T., Noguchi T., Okazaki R., Yabuta H., Naraoka H., and Abe M.
  • 学会等名: Geological Society of America Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sampling and Analysis of Ryugu Regolith. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S., Sawada H., Okazaki R., Takano Y., Okamoto C., Yano H., Miura Y., Sakamoto K., Yurimoto H., Nakamura T., Noguchi T., Yabuta H. and Naraoka H.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 国際学会