| 研究課題/領域番号 |
18K13610
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
松本 徹 九州大学, 基幹教育院, 特別研究員(PD) (80750455)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | イトカワ |
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| 研究実績の概要 |
星間空間やS型に分類される岩石質の小惑星表面では、固体の硫化鉄鉱物から硫黄が選択的に消失すると推定されている。この現象を理解することは小惑星表面の化学組成や星間空間ガスの化学組成を説明するために重要である。主原因のひとつは超新星爆発の衝撃波や太陽風を構成するHやHeイオンの照射であると考えられているが、硫化鉄はイオン照射に対して変質を受けにくいと予想されていた。本研究では、小惑星イトカワから回収された微粒子に含まれる硫化鉄に着目して、太陽風に対して長期にわたり曝された硫化鉄の変質組織を分析することで、硫黄の消失過程の有無やそのメカニズムを解明することを目的としている。小惑星イトカワの微粒子を分析し、宇宙空間に曝された硫化鉄表面には金属鉄のひげ結晶が成長していることを発見した。ひげ結晶は最大で３マイクロメートル程度の長さをもち、硫化鉄表面の広い範囲を覆っていた。またひげ結晶が成長している硫化鉄表面はスポンジ状に変化しており、表面から50nm程度の深さまで空隙が発達していた。50nmは太陽風の貫入深さ程度であり、こうした組織は太陽風に暴露されたために形成した組織であると推定した。金属のひげ結晶は鉄化合物や銀化合物表面に形成することが古くから知られている。これらの金属化合物が水素ガスなどによって還元された際に、過剰となった金属イオンが固体中の電子と結びついた結果、金属のひげ結晶が析出すると考えられている。イトカワ微粒子の硫化鉄の場合、太陽風による硫黄原子の選択的なスパッタリングや、硫化鉄内部に蓄積した太陽風由来の水素ガスの還元作用によって硫黄が気相に失われることで、金属鉄のひげ結晶が成長したと推測した。これらの研究から、太陽風によって硫化鉄が変質して硫黄が消失する現象が存在することを示し、変質組織の形成メカニズムを説明することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
イトカワ粒子の硫化鉄の表面に見つかったひげ結晶構造に対して透過型電子顕微鏡観察を行なった。結果、ひげ結晶は金属鉄の多結晶で構成されることがわかった。また硫化鉄表面は泡が多数発達しており、結晶は歪んでいた。こうした観察と先行研究との比較から、ひげ結晶は硫化鉄から硫黄が失われたことで形成したことを明らかにした。加えて硫黄が減少するプロセスは主に太陽風によって駆動されると推定した。本研究の主要な目標はひげ結晶の成長メカニズムを明らかにすることであり、本年度の研究でひげ結晶の形成プロセスの主なメカニズムを解明することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究から、ひげ結晶の形成メカニズムをイトカワ粒子の観察から推定することができた。今後は、太陽風を模擬したイオン照射実験から、ひげ結晶の再現実験を行うことを計画している。予備実験では水素やヘリウムイオンの打ち込みだけではひげ結晶が形成しないことがわかっている。これは実験期間において、室温での鉄原子の拡散が非常に遅いからであると推測している。そこで照射サンプルの加熱実験も加えて鉄の拡散を早めた状態でひげ結晶が成長するかどうかについて検討する。
また、イトカワ以外の天体の試料ー月やレゴリス角礫岩隕石に含まれる硫化鉄を調べて、どのような変成組織が存在するかを明らかにしてイトカワ粒子と比較することを計画している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
論文投稿料や掲載料を申請段階の予算で含んでいたが、論文作成が遅れてしまったため、次年度に予算を繰越すこととした。加えて、次年度は粒子分析のために海外への長期出張を予定しており、30年度に余りとなった助成金の一部は出張旅費として補填することを計画している。
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