隕石中の難揮発性包有物の形成速度論に基づく太陽系最初期の物理化学環境解析

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06349
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 圦本 尚義 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80191485)
• 研究分担者: 橘 省吾 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50361564)
• 研究期間 (年度): 2016-05-31 – 2021-03-31
• キーワード: 地球化学 / 宇宙科学 / 隕石 / 太陽系 / 原始惑星系

研究実績の概要

太陽系形成の最初期に内側太陽系で高温ガスからの固体凝縮プロセスや加熱による固体溶融プロセスがあったことは，始源的隕石中の難揮発性包有物（CAI やAOA）の存在から明らかである．惑星材料物質が経験したこの高温プロセスは，原始星や原始惑星系円盤の天文観測でも観測されておらず，その物理化学環境はいまだにはっきりとしない．本研究では，難揮発性包有物の同位体岩石学・鉱物学的研究に，室内実験による難揮発性包有物の再現実験を組み合わせ，太陽系最初期の高温プロセスの物理化学環境を定量的に制約する．特に本研究により，原始惑星系円盤内縁領域の圧力条件，水蒸気分圧とガス／ダスト比が新規決定できることが期待される．本年度は以下の研究成果が得られた．
１．CAI組成メルトの低圧下結晶化実験・酸素同位体交換実験
低水素圧条件での模擬CAIの溶融・結晶化実験において水素圧力，加熱時間を系統的に変化させた実験をおこない，CAI模擬物質の組織，構成鉱物化学組成に対する蒸発の影響を求めた．低水蒸気圧および低CO蒸気圧でのCAI模擬物質の溶融・結晶化における酸素同位体交換実験をおこなった．これらの実験で作成した模擬CAIと天然CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察・分析から，天然CAIを説明するガス圧力を求めた．
２． CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察・分析
細粒CAIの鉱物学岩石学・酸素同位体分布の観察を継続した．この観察と実験で推定される凝縮挙動を組み合わせ，メリライトの結晶成長する温度，圧力を求め，Al-Mg年代によりCAIの生成期間を求めた．成中にガスの酸素同位体組成が変わったことも発見し，実験で得る酸素同位体交換反応速度を合わせ，形成場のガスの酸素同位体変化の時間スケールを制約した．
以上の実験で求めた速度論データと隕石の分析結果を融合し，太陽系最初期の高温プロセスの物理化学環境を決定した．

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] NASA Johnson Space Center(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA Johnson Space Center
• [国際共同研究] CRPG(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CRPG
• [雑誌論文] Widespread Tissintite in Strongly Shock-Lithified Lunar Regolith Breccias. (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang, A.-C., Jiang, Q.-T., Tomioka, N., Guo, Y.-J., Chen, J.-N., Li, Y., Sakamoto, N. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: e2020GL091554
  • DOI: 10.1029/2020GL091554
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogen isotopic exchange kinetics between organic matter and water: Implications for chemical evolution during meteorite parent body processing. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kebukawa, Y., Kobayashi, S., Kawasaki, N., Wang, Y., Yurimoto, H. and Cody, G. D.
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: - ページ: 1-15
  • DOI: 10.1111/maps.13629
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Unique angrite-like fragments in a CH3 chondrite reveal a new basaltic planetesimal. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ai-Cheng Zhang, Noriyuki Kawasaki, Minami Kuroda, Yang Li, Hua-Pei Wang, Xue-Ning Bai, Naoya Sakamoto, Qing-Zhu Yin, Hisayoshi Yurimoto
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 275 ページ: 48-63
  • DOI: 10.1016/j.gca.2020.02.014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence of metasomatism in the interior of Vesta. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ai-Cheng Zhang, Noriyuki Kawasaki, Huiming Bao, Jia Liu, Liping Qin, Minami Kuroda, Jian-Feng Gao, Li-Hui Chen, Ye He, Naoya Sakamoto, Hisayoshi Yurimoto
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 1289
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15049-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variations in initial 26Al/27Al ratios among fine-grained Ca-Al-rich inclusions from reduced CV chondrites. (2020)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Kawasaki, Sohei Wada, Changkun Park, Naoya Sakamoto, Hisayoshi Yurimoto
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 279 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1016/j.gca.2020.03.045
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Cr-Zr-Ca armalcolite in lunar rocks is loveringite: Constraints from electron backscatter diffraction measurements. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ai-Cheng Zhang, Run-Lian Pang, Naoya Sakamoto, Hisayoshi Yurimoto
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 105 ページ: 1021-1029
  • DOI: 10.2138/am-2020-7260
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Survivability of presolar oxygen isotopic signature of amorphous silicate dust in theprotosolar disk. (2020)
  • 著者名/発表者名: Daiki Yamamoto, Shogo Tachibana, Noriyuki Kawasaki, Hisayoshi Yurimoto
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 55 ページ: 1281-1292
  • DOI: 10.1111/maps.13365
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Melilite condensed from an 16O-poor gaseous reservoir: Evidence from a fine-grained Ca-Al-rich inclusion of Northwest Africa 8613. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sohei Wada, Noriyuki Kawasaki, Changkun Park, Hisayoshi Yurimoto
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 288 ページ: 161-175
  • DOI: 10.1016/j.gca.2020.08.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new occurrence of corundum in eucrite and its significance. (2020)
  • 著者名/発表者名: Jie-Ya Li, Ai-Cheng Zhang, Naoya Sakamoto, Hisayoshi Yurimoto, Li-Xin Gu
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 105 ページ: 1656-1661
  • DOI: 10.2138/am-2020-7361
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mineralogical and oxygen isotopic study of a new ultrarefractory inclusion in the Northwest Africa 3118 CV3 chondrite. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yong Xiong, Ai‐Cheng Zhang, Noriyuki Kawasaki, Chi Ma, Naoya Sakamoto, Jia‐Ni Chen, Li‐Xin, Gu, Hisayoshi Yurimoto
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 55 ページ: 2184-2205
  • DOI: 10.1111/maps.13575
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Extraterrestrial hexamethylenetetramine in meteorites-a precursor of prebiotic chemistry in the inner solar system. (2020)
  • 著者名/発表者名: Oba Y., Takano Y., Naraoka H., Furukawa Y., Glavin D. P., Dworkin J. P. and Tachibana S.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 6243
  • DOI: 10.1038/s41467-020-20038-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Future missions related to the determination of the elemental and isotopic composition of Earth, Moon and the terrestrial planets. (2020)
  • 著者名/発表者名: Dandouras I., Blanc M., Fossati L., Gerasimov M., Guenther E. W., Tachibana S.他11名
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: 121
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00736-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hayabusa2 landing site selection: Surface topography of Ryugu and touchdown safety. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi S., Watanabe S., Saiki T., Yabuta H., Sugita S., Tachibana S.他
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: 116
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00737-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Experiments quantifying elemental and isotopic fractionations during evaporation of CAI-like melts in low-pressure hydrogen and in vacuum: Constraints on thermal processing of CAIs in the protoplanetary disk. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mendybaev R. A., Kamibayashi M., Teng F.-Z., Savage P. S., Georg R. B., Richter F. M. and Tachibana S.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 292 ページ: 557-576
  • DOI: 10.1016/j.gca.2020.09.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Collisional history of Ryugu’s parent body from bright surface boulders (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi E., Sugimoto C., Riu L., Sugita S., Nakamura T., Tachibana S.他69名
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 39-45
  • DOI: 10.1038/s41550-020-1179-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical assessment of the explosive chamber in the projector system of Hayabusa2 for asteroid sampling. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takano Y., Yamada K., Okamoto C., Sawada H., Okazaki R., Sakamoto K., Kebukawa Y., Kiryu K., Shibuya T., Igisu M., Yano H., Tachibana S. and Hayabusa2 project team
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 72 ページ: 97
  • DOI: 10.1038/s41598-020-64815-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Importance of Phobos Sample Return for Understanding the Mars-Moon System (2020)
  • 著者名/発表者名: Usui T., Bajo K., Fujiya, W., Furukawa Y., Koike M., Miura Y. N., Sugahara H., Tachibana S., Takano Y. and Kuramoto K.
  • 雑誌名: Space Science Reviews volume 巻: 216 ページ: 49
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00668-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sample collection from asteroid (162173) Ryugu by Hayabusa2: Implications for surface (2020)
  • 著者名/発表者名: Morota T., Sugita S., Cho Y., Kanamaru M., Tatsumi E., Tachibana S.他89名
  • 雑誌名: Science 巻: 368 ページ: 654-659
  • DOI: 10.1126/science.aaz6306
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An artificial impact on the asteroid 162173 Ryugu formed a crater in the gravity-dominated regime. (2020)
  • 著者名/発表者名: Arakawa M., Saiki T., Wada K., Ogawa K., Kadono T., Tachibana S.他62名
  • 雑誌名: Science 巻: 368 ページ: 67-71
  • DOI: 10.1126/science.aaz1701
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Highly porous nature of a primitive asteroid revealed by thermal (2020)
  • 著者名/発表者名: Okada T., Fukuhara T., Tanaka S., Taguchi M., Arai T., Tachibana S.他73名
  • 雑誌名: Nature 巻: 579 ページ: 518-525
  • DOI: 10.1038/s41586-020-2102-6
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Hayabusa2 Reentry Capsule Retrieval and Sample Container Opening Operations (2021)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S., Sawada H., Okazaki R., Takano Y., Sakamoto K. et al.
  • 学会等名: 52nd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Handling and Description of C-Type Asteroid Ryugu Samples Returned by Hayabusa2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yada T., Abe M., Nakato A., Yogata K., Miyazaki A., Tachibana S. et al.
  • 学会等名: 52nd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 新しい SNMS -LIMAS- . (2020)
  • 著者名/発表者名: 圦本尚義
  • 学会等名: SIMS研究会13
  • 招待講演
• [学会発表] Thermal history of coarse-grained CAIs in the protosolar disk constrained by O-isotope exchange kinetics between CAI melt and water vapor. (2020)
  • 著者名/発表者名: D. Yamamoto, M. Kamibayashi, N. Kawasaki, S. Tachibana, H. Yurimoto
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] NWA 7865 reduced CV3 コンドライト隕石中のcompact Type A Ca-Al-rich inclusionの岩石組織学と酸素同位体組成. (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴村 明政, 川崎 教行, 瀬戸 雄介, 圦本 尚義, 伊藤 正一
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] NWA 8613隕石中の細粒難揮発性包有物が示す16Oに乏しい酸素同位体ガスリザバー. (2020)
  • 著者名/発表者名: 和田 壮平, 川崎 教行, 圦本 尚義
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] アエンデ隕石Type B CAIの部分溶融のAl－Mg年代学. (2020)
  • 著者名/発表者名: 川崎 教行，伊藤 正一，坂本 直哉，サイモン スティーブ，圦本 尚義
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] CAI Formation: Processes and Ages Under Scopes of O Isotopes and Al-Mg Systematics Based on Crystal Growth (2020)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto H
  • 学会等名: Goldschmidt2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Age of Asteroid Sample Return. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto H
  • 学会等名: Goldschmidt2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hydrothermal Synthesis of Soluble Organic Molecules Starting from the Solar O/C/N Ratio (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagahisa S, Tachibana S, Shimamura S & Takano Y
  • 学会等名: Goldschmidt 2020
  • 国際学会
• [学会発表] I-Xe Dating of Solar Noble Gas-Rich Meteorites (2020)
  • 著者名/発表者名: Arai K, Takenouchi A, Sumino H & Tachibana S
  • 学会等名: Goldschmidt 2020
  • 国際学会
• [学会発表] A Sketch for a Photolytic History of Organic Molecules in the Solar System (2020)
  • 著者名/発表者名: Orthous-Daunay F-R, Piani L, Flandinet L, Thissen R, Wolters C, Vuitton V, Poch O, Moynier F, Sugawara I, Naraoka H & Tachibana S
  • 学会等名: Goldschmidt 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 原始惑星系円盤における非晶質Mg-Feケイ酸塩の結晶化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 亮輔, 小林 航大, 山本 大貴, 橘 省吾
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] 太陽風起源希ガスを含む隕石のI-Xe年代 (2020)
  • 著者名/発表者名: 新井 香春, 角野 浩史, 竹ノ内 惇志, 橘 省吾
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] アモルファスH2O, CO, CO2の結晶化によるダスト上での不均質な多面体氷結晶の生成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 香内 晃, 大場 康弘, 羽馬 哲也, 山崎 智也, 木村 勇気, 渡部 直樹, 橘 省吾, 城野 信一, 奥住 聡, 百瀬 宗武, 古家 健次
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [備考] 北海道大学大学院理学研究院圦本研究室ホームページ
  • URL: http://vigarano.ep.sci.hokudai.ac.jp/