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大気のない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失われていると推定されていたがその詳細な機構は不明であった。小天体の表面で進行する、宇宙空間に曝された固体の化学・物理的な変化は広く宇宙風化と呼ばれる。宇宙風化の主な原因は、太陽から吹き出す電荷を帯びた粒子(太陽風)の照射や、微小隕石の衝突であると考えられている。宇宙風化は表面物質の変化を促す一方で、小惑星表面の年代や進化を知る鍵でもある。本研究では、探査機はやぶさが小惑星イトカワから回収された微粒子に注目して、硫黄に関連した宇宙風化作用を解明することを目指した。イトカワ粒子には硫化鉄がわずかながら含まれており、宇宙空間に長期にわたって暴露された硫化鉄表面の微小な組織を観察することで、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た。前年度までにイトカワ粒子の微小な組織を走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡を用いて分析し、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。イトカワ粒子の金属鉄のひげ結晶は、硫黄が失われた結果、過剰になった鉄原子から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た。本年度はイトカワ粒子研究の発展的研究として、アポロ計画で採取された月面の砂粒子に含有される硫化鉄に対する微細組織観察を行った。月の砂に含まれる硫化鉄の表面には、イトカワ粒子と酷似したひげ状結晶が見つかり、太陽系の異なる天体において硫化鉄は似た様な宇宙風化を辿ることを明らかにできた。硫化鉄の特徴的な変化は太陽系天体表面で普遍的に進行すると予想されるため、地球外から回収された天体物質の表面年代を理解する上で重要な指標になると期待される。
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