最先端の惑星物質分析システムが紐解く新しい太陽系史

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18795
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 伊藤 元雄 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (40606109)
• 研究分担者: 上椙 真之 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (20426521) ; 富岡 尚敬 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 主任技術研究員 (30335418)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: はやぶさ２ / 大気非曝露ナノ領域試料加工・分析システム / 小惑星試料

研究実績の概要

2020年後半に「はやぶさ２」探査機が小惑星リュウグウから試料を持ち帰る予定である。リュウグウは無機鉱物だけではなく、有機物と含水鉱物に富むことが分光学的な観測から明らかになっている。これらの物質には、低温の分子雲であった最初期の情報、小惑星上の熱変成・水質変成過程や高温期に起きたと考えられる非平衡化学反応の痕跡が残っており（Alexander et al., 2007）、その複雑な物質科学的情報を微小な鉱物や有機物から読み取るためには、ナノ領域における新しい分析・試料加工システムが必須となる。さらに地球由来の物質からの汚染を防ぐ大気非曝露の環境下での極微小試料取り扱い、試料搬送―加工―分析システムを同時に組み合わせることで、地球外物質から「地球とは異なる物質科学的特徴」を取り出すことが可能となる。その実現のために、地球惑星化学の分野において初の試みとなる「大気非曝露ナノ領域試料加工・分析システム」を構築する。
2018年度では、南極微隕石をはやぶさ２の模擬試料として、多機関間での試料搬送―加工―分析システムの構築を行った。CTスキャンによる内部構造の可視化ののち、FIBにて特異的な領域を切り出し、続いてSTXM-XANES法を用い有機物中の炭素と官能基毎の空間分布を可視化した。そしてNanoSIMSの同位体イメージング法により軽元素同位体比の測定し、最後にTEMにより高解像度組織観察、結晶構造同定を行なった。この分析システムにより、希少な試料から一気通貫で物質科学的情報を網羅的に取得することが可能となった。また大気非暴露搬送機構の導入をNanoSIMSについて検討を行った結果、次年度に試作を実施する段階である。

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

大気非曝露ナノ領域試料加工・分析システムの構築のうち、最も検討が必要であったNanoSIMSに関しての大気非曝露搬送機構に目処がついたため。また、大気非暴露なしの場合のナノ領域試料加工・分析システム「SPring8（CT, 3D-XRD）ー分子研UVSOR（STXM-XANES）ー高知コア研究所（NanoSIMS, TEM, FIB）」の確立は順調に進展し、南極微隕石を用いた実証実験に進みつつあるため。

今後の研究の推進方策

2020年度は、検討したNanoSIMSの大気非曝露搬送機構を実際に試作し、その機構の有用性を確認する。そのために、他研究費用でグローブボックスを導入し、大気中の酸素、二酸化炭素、あるいは水蒸気に鋭敏に反応し変質する物質を用いたテスト測定を実施する。

次年度使用額が生じた理由

当該年度に実施した大気非暴露機構設計と検討の予算を節約することができたため、次年度の試作品の作成と運用に使用することとした。

研究成果

• [雑誌論文] Origin of the metamorphosed clasts in the CV3 carbonaceous chondrite breccias of Graves Nunataks 06101, Vigarano, Roberts Massif 04143, and Yamato‐86009 (2019)
  • 著者名/発表者名: Jogo Kaori、Ito Motoo、Wakita Shigeru、Kobayashi Sachio、Lee Jong Ik
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 54 ページ: 1133～1152
  • DOI: 10.1111/maps.13272
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Microbial Metabolism and Community Dynamics in Hydraulic Fracturing Fluids Recovered From Deep Hydrocarbon-Rich Shale (2019)
  • 著者名/発表者名: Morono Yuki、Wishart Jessie R.、Ito Motoo、Ijiri Akira、Hoshino Tatsuhiko、Torres Marta、Verba Circe、Terada Takeshi、Inagaki Fumio、Colwell Frederick S.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10 ページ: 1-14
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.00376
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A novel organic-rich meteoritic clast from the outer solar system (2019)
  • 著者名/発表者名: Kebukawa Yoko、Ito Motoo、Zolensky Michael E.、Greenwood Richard C.、Rahman Zia、Suga Hiroki、Nakato Aiko、Chan Queenie H. S.、Fries Marc、Takeichi Yasuo、Takahashi Yoshio、Mase Kazuhiko、Kobayashi Kensei
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 3169
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39357-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] GaN Schottky barrier diodes with nickel nitride anodes sputtered at different nitrogen partial pressure (2019)
  • 著者名/発表者名: Li Xiaobo、Pu Taofei、Taiki Hoshi、Zhang Tong、Xie Tian、Luke Fujiwara Shigeki Joseph、Kitahata Hiroshi、Li Liuan、Kobayashi Sachio、Ito Motoo、Li Xianjie、Ao Jin-Ping
  • 雑誌名: Vacuum 巻: 162 ページ: 72～77
  • DOI: 10.1016/j.vacuum.2019.01.030
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of organic molecules with a laboratory prototype based on the Laser Ablation-CosmOrbitrap (2019)
  • 著者名/発表者名: Selliez L.、Briois C.、Carrasco N.、Thirkell L.、Thissen R.、Ito M.、Orthous-Daunay F.-R.、Chalumeau G.、Colin F.、Cottin H.、Engrand C.、Flandinet L.、Fray N.、Gaubicher B.、Grand N.、Lebreton J.-P.、Makarov A.、Ruocco S.、Szopa C.、Vuitton V.、Zapf P.
  • 雑誌名: Planetary and Space Science 巻: 170 ページ: 42～51
  • DOI: 10.1016/j.pss.2019.03.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tiny droplets of ocean island basalts unveil Earth’s deep chlorine cycle (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanyu Takeshi、Shimizu Kenji、Ushikubo Takayuki、Kimura Jun-Ichi、Chang Qing、Hamada Morihisa、Ito Motoo、Iwamori Hikaru、Ishikawa Tsuyoshi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 60
  • DOI: 10.1038/s41467-018-07955-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Further characterization of carbonaceous materials in Hayabusa-returned samples to understand their origin (2019)
  • 著者名/発表者名: Uesugi Masayuki、Ito Motoo、Yabuta Hikaru、Naraoka Hiroshi、Kitajima Fumio、Takano Yoshinori、Mita Hajime、Kebukawa Yoko、Nakato Aiko、Karouji Yuzuru
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 54 ページ: 638～666
  • DOI: 10.1111/maps.13236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redistribution of Sr and rare earth elements in the matrices of CV3 carbonaceous chondrites during aqueous alteration in their parent body (2018)
  • 著者名/発表者名: Jogo Kaori、Ito Motoo、Nakamura Tomoki、Kobayashi Sachio、Lee Jong Ik
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 70 ページ: 37
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0809-5
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Search for evidences of the extraterrestrial water in direct samples from the S-type asteroid “Ryugu” (2019)
  • 著者名/発表者名: Motoo Ito
  • 学会等名: The 1st International Workshop for Aquaplanetology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The OKEANOS: Small Body Exploration to a Jupitar Trojan Asteroid. (2019)
  • 著者名/発表者名: Motoo Ito
  • 学会等名: Hayabusa symposium 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] THE MARTIAN CARBONACEOUS MATERIALS IN THE NORTHWEST AFRICA 7034 (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Suga, M. Miyahara, M. Ito, Y. Takeichi, H. Yabuta, A. Yamaguchi, Y. Takahashi, E. Ohtani
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] OKEANOS- A Solar Power Sail Mission to a Jupiter Trojan Asteroid and Its Updated Science Mission Proposal (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, T. Iwata, J. Matsumoto, T. Chujo, Y. Kebukawa, M. Ito, J. Aoki, Y. Kawai, S. Yokota, Y. Saito, K. Terada, M. Toyoda, H. Yabuta, H. Yurimoto, S. Matsuura, et al.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] INVESTIGATION OF ORGANIC MATTER IN CARBONACEOUS CHONDRITE LITHOLOGIES OF ALMAHATA SITTA (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kebukawa, M. E. Zolensky, M. Ito, C. A. Goodrich, M. A. Marcus, A. L. D. Kil- coyne, T. Ohigashi, Z. Rahman, M. H. Shaddad and K. Kobayashi
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] PHASE 2 CURATION “TEAM KOCHI” FOR HAYABUSA2 RETURNED SAMPLE: IN-DEPTH. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito M., Tomioka N., Uesugi M., Uesugi K., Ohigashi T., Yamaguchi A., Imae N., Karouji Y., Shirai N., Yada T., Abe M.
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] A perspective of Phase 2 Curation “Team Kochi” for Hayabusa2 returned sample: in-depth analysis of a single grain utilizing linkage microanalytical instruments (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito M., Tomioka N., Uesugi M., Uesugi K., Ohigashi T., Yamaguchi A., Imae N., Karouji Y., Shirai N., Yada T., Abe M.
  • 学会等名: Hayabusa symposium 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Mineralogical and H isotope study of jarosites in Yamato 000593 nakhlite. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takano A., Kobayashi S., Kodama Y., Usui T., Ito M
  • 学会等名: The Ninth Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional microstructure of a presolar silicate in the Acfer 094 carbonaceous chondrite. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto M., Matsuno J., Miyake A., Nakato A., Tsuchiyama A., Ito M., Tomioka N., Kodama Y., Vaccaro E.
  • 学会等名: The Ninth Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Outer solar system material in inner Solar System regolith breccias (2018)
  • 著者名/発表者名: Zolensky M.E., Fries M., Chan Q.H.-S., Kebukawa Y., A. , R.J. Bodnar, M. Ito, D. Nakashima, T. Nakamura, R.Greenwood, Z. Rahman, L. Le, D.K. Ross, K. Ziegler, W. Bottke, J. Martinez
  • 学会等名: 81st Annual Meeting of The Meteoritical Society
  • 国際学会
• [学会発表] AN ULTRA POROUS LITHOLOGY IN THE PRIMITIVE CARBONACEOUS CHONDRITE ACFER 094: INVESTIGATION FOR PRISTINE PLANETRY MATERIALS (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto M., Tsuchiyama A., Matsuno J., Nakato A., Miyake A., Ito M., Tomioka N., Kodama Y., Uesugi K., Takeuchi A., Nakano T., Vaccaro E.
  • 学会等名: 81st Annual Meeting of The Meteoritical Society
  • 国際学会
• [学会発表] Gas chromatography High Resolution Mass Spectrometry to reveal the chemical composition of a Trojan asteroid with the OKEANOS space mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Noel Grand, Arnaud Buch, Cyril Szopa, Jun Aoki, Yosuke Kawai, Yoko Kebukawa, Motoo Ito, Herve Cottin, Michisato Toyoda, Tatsuaki Okada, Osamu Mori
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Would phase separation be a new grain-size reduction process in the lower crustal conditions? (2018)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Soda, Taku Matsuda, Sachio Kobayashi, Motoo Ito, Yumiko Harigane, Takamoto Okudaira
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] OKEANOS - Jupiter Trojan Asteroid Rendezvous and Landing Mission using the Solar Power Sail. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsuaki Okada, Takahiro Iwata, Hajime Yano, Yoko Kebukawa, Motoo Ito, Jun Aoki, Yosuke Kawai, Shoichiro Yokota, Ayako Matsuoka, Shuji Matsuura, Daisuke Yonetoku, Jun Matsumoto, Toshihiro Chujo, Osamu Mori, Stephan Ulamec, Ralf Jaumann, Jean-Pierre Bibring, Ernesto Palomba, Jorn Helbert, et al
  • 学会等名: The 42nd COSPAR Scientific Assembly.
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal Evolution of Proto-Izu-Bonin-Mariana Arc Volcanism: Constraints from Statistical Analysis of Melt Inclusion Composition. (2018)
  • 著者名/発表者名: Morihisa Hamada, Hikaru Iwamori, Philipp A. Brandl, Takayuki Ushikubo, Kenji Shimizu, Motoo Ito, He Li, Ivan P. Savov
  • 学会等名: 16th International Symposium on Experimental Mineralogy, Petrology and Geochemistry
  • 国際学会
• [学会発表] STEM-EDS-tomographyによる太陽系外起源輝石の三次元形状観察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松野 淳也, 松本 恵, 三宅 亮, 中藤 亜衣子, 土`山 明, 伊藤 元雄, 富岡 尚敬, 兒玉 優, バッカロエピファニオ
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第74回学術講演会
• [学会発表] トリプルビームFIBによるEBSD試料加工法の開発および南極微隕石試料への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 兒玉 優, 富岡 尚敬, 伊藤 元雄, 今栄 直也
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第74回学術講演会
• [学会発表] UVSOR BL4Uにおける施設間大気非暴露試料搬送システムの構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大東琢治, 湯沢勇人, 上椙真之, 伊藤元雄, 富岡尚敬
  • 学会等名: 第32回日本放射線光学会年会放射光化学合同シンポジウム
• [学会発表] 火星隕石ブラックビューティー (NWA 7034) 中の有機物分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅 大暉, 宮原 正明, 伊藤 元雄, 武市 泰男, 山口 亮, 薮田 ひかる, 大谷 栄治
  • 学会等名: 日本地球化学会第65回年会
• [学会発表] 隕石の有機物はユニークか? - 軟X線顕微鏡による微小領域分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 癸生川 陽子, 内村 絵梨花, 武市 泰男, 菅 大暉, 大東 琢治, 伊藤 元雄, 近藤 正志, 高橋 嘉夫, Michael E. Zolensky, 小林 憲正
  • 学会等名: 日本地球化学会第65回年会
• [学会発表] OKEANOS - the Solar Power Sail Mission for Science exploration of Jupiter Trojan Asteroid by Rendezvous and Landing. (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田 達明, 癸生川 陽子, 青木 順, 河井 洋輔, 横田 勝一郎, 斎藤 義文, 寺田 健太郎, 豊田 岐聡, 伊藤 元雄, 薮田 ひかる, 圦本 尚義, 岡本 千里, 松浦 周二, 津村 耕司, 米徳 大輔, 三原 建弘, 松岡 彩子, 野村 麗子, 矢野 創, 平井 隆之, 中村 良介ら
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Analysis of Isotopic and Molecular Compositions of Materials from a Jupiter Trojan Asteroid Using High Resolution Mass Spectrometry (HRMS) in the Solar Power Sail OKEANOS Mission. (2018)
  • 著者名/発表者名: 癸生川 陽子, 岡田 達明, 青木 順, 伊藤 元雄, 河井 洋輔, 横田 勝一郎, 松本 純, 圦本 尚義, 矢野 創, Cottin Herve, Grand Noel, 森 治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] ソーラー電力セイルOKEANOSによる太陽系ディスク構造探査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩田 隆浩, 松浦 周二, 津村 耕司, 矢野 創, 松岡 彩子, 野村 麗子, 米徳 大輔, 三原 建弘,岡田 達明, 癸生川 陽子, 伊藤 元雄, 吉川 真, 松本 純, 中条 俊大, 森 治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] 始原的炭素質コンドライトAcfer 094マトリクスの微細組織観察：太陽系始原物質の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本 恵, 土`山 明, 松野 淳也, 中藤 亜衣子, 三宅 亮, 伊藤 元雄, 富岡 尚敬, 兒玉 優, 上杉 健太郎, 竹内 晃久, 中野 司, バッカロ エピファニオ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Research infrastructures at Kochi Institute for Core Sample Research JAMSTEC: How do we live with our Toys (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤元雄
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会