浮遊させたハイパークールド・メルトからのコンドリュール形成

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19204052
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 塚本 勝男 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60125614)
• 連携研究者: 中村 智樹 九州大学, 理学研究科, 准教授 (20260721) ; 中本 泰史 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (60261757) ; 小畠 和秀 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10400425) ; 長嶋 剣 大阪大学, 工学研究科, 研究員 (60436079) ; 横山 悦郎 学習院大学, 計算機センター, 教授 (40212302) ; 三浦 均 東北大学, 理学研究科, 助教 (50507910)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 惑星起源・進化 / 結晶成長 / 宇宙科学 / その場観察 / 干渉計

研究概要

コンドリュールメルトは徐冷状態で数日~数ヶ月で結晶化すると考えられていた。これに対し、新開発のメルト浮遊実験では、特有のコンドリュール組織の形成には数百度の超過冷却状態が必要で、その結果、数秒の短時間で結晶化が完了しなければならないことを明らかにした。この結果は、天文理論で発展している衝撃波加熱によるコンドリュール形成を強く支持する。同時に天然に近い惑星間塵も作られる環境が実現しうる。

研究成果

• [雑誌論文] Kinetic stability of a melted iron globule during chondrule formation I. Non-rotating model (2009)
  • 著者名/発表者名: Uesugi M., Sekiya M. and Nakamura T
  • 雑誌名: Meteoritics and Planetary Sciences 43 ページ: 717-730
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral and achiral mechanisms of regulation of calcite crystallization (2009)
  • 著者名/発表者名: Maruyama M., Tsukamoto K., Sazaki G., Nishimura Y. & Vekilov P. G
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 9 ページ: 127-135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of three-dimensional shapes of chondrules. I : Hydrodynamics simulations of rotating droplet exposed to high-velocity rarefied gas flow (2008)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Miura, Taishi Nakamoto, and Masao Doi
  • 雑誌名: ICARUS 197 ページ: 269-281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of different experimental techniques for the measurement of crystal growth kinetics (2008)
  • 著者名/発表者名: A.E.S. Van Driessche, F. Otalora, G. Sazaki, M. Sleutel, K. Tsukamoto, J.A. Gavira
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 8 ページ: 4316-4323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stardust in Antarctic Micrometeorites (2008)
  • 著者名/発表者名: Yada T., Frank J. Stadermann F.J., Floss C., Zinner E., Nakamura T. and Noguchi T., Lea A.S.
  • 雑誌名: Meteoritics and Planetary Sciences 43 ページ: 1287-1298
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of dehydration mechanism during heating of hydrous asteroids based on mineralogical and chemical analysis of naturally and experimentally heated CM chondrites (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakato A., Nakamura T., Kitajima F. and Noguchi T
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 60 ページ: 855-864
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micro-spectroscopic characterization of organic and hydrous components in weathered Antarctic micrometeorites (2008)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Yamanoi Y., Nakamura T. and Nakashima S.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space, accepted
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization of cosmic dust from highly supersaturated silicate vapor in a rapidly cooled environment (2008)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Kobatake, Katsuo Tsukamoto, Jun Nozawa, Ken Nagashima, Hisao Satoh, Peter Dold
  • 雑誌名: Icarus Volume198, Issue1 ページ: 208-217
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new method of evaluation of melt/crystal interfacial energy and activation energy of diffusion (2008)
  • 著者名/発表者名: K.K. Tanaka, T. Yamamoto, K. Nagashima, K. Tsukamoto
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 310 ページ: 1281-1286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical cooling rates for glass formation in levitated Mg_2SiO_4-MgSiO_3 chondrule melts (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima, Y. Moriuchi, K. Tsukamoto, K.K. Tanaka, H. Kobatake
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Science 108 ページ: 204-208
  • 査読あり
• [雑誌論文] キラリティがつくる惑星環境 (2008)
  • 著者名/発表者名: 丸山美帆子, 塚本勝男
  • 雑誌名: 日本結晶成長学会誌 Vol.35, No.1 ページ: 17-23
• [雑誌論文] In-situ measurement of dissolution of anorthite in Na-Cl-OH solutions at 22℃ using phase-shift interferometry (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Satoh, Y. Nishimura, K. Tsukamoto, A. Ueda, Koichi Katoh, and Shinzo Ueta
  • 雑誌名: American Mineralogist Vol.92 ページ: 503-509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shock-Wave Heating Model for Chondrule Formation : Hydrodynamic Simulation of Molten Droplets exposed to Gas Flows (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Miura, and , T. Nakamoto
  • 雑誌名: Icarus 188 ページ: 246-265
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct and Noninvasive observation of Two-dimensional Nucleation Behavior of Protein Crystals by Advanced Optical Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: A.E.S. Van Driessche, G. Sazaki, F. Otallora, F.M. Gonzalez-Rico, P. Dold, K. Tsukamoto, K. Nakajima
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design Vol.7, No.10 ページ: 1980-1987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetically controlled gravity for protein crystal growth (2007)
  • 著者名/発表者名: M.C.R. Heijna, P.W.G. Poodt, K. Tsukamoto, W.J. de Grip, P.C.M. Christianen, J.C. Maan, J.L.A. Hendrix, W.J.P. van Enckevort, E. Vlieg
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 90 ページ: 264105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Feldspar Dissolution rates measured using phase-shift interferometry : Implications to CO_2 underground sequestration (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Sorai, T. Oshumi, M, Ishikawa, K. Tsukamoto
  • 雑誌名: Applied Geochemistry 22 ページ: 2795-2809
  • 査読あり
• [学会発表] Formation of solidification texture in a melt droplet during rapid cooling using a three dimensional phase field model (2009)
  • 著者名/発表者名: E. Yokoyama, K. Tsukamoto, K. Nagashima, H. Miura, T. Irisawa
  • 学会等名: The 2nd "Interface Mineralogy"
  • 発表場所: Miyagi, Japan
  • 年月日: 20090309-12
• [学会発表] In situ observation for crystallization of undercooled silicate droplet (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Inatomi, J. Yamada, T. Maki, K. Nagashima, A. Srivastava, K. Tsukamoto
  • 学会等名: The 2nd "Interface Mineralogy"
  • 発表場所: Miyagi, Japan
  • 年月日: 20090309-12
• [学会発表] Origin of Cavities in Cosmic Spherule Exoplanets and Disks (2009)
  • 著者名/発表者名: Doi M., Nakamoto T.
  • 学会等名: Their Formation and Diversity
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 20090309-12
• [学会発表] Collision Condition for Compound Chondrule Formation Planet Formation and Evolution (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuda S., Nakamoto T.
  • 学会等名: The Solar System and Extrasolar Planets
  • 発表場所: Tuebingen, Germany
  • 年月日: 20090302-06
• [学会発表] 数値計算を用いたコンドリュール凝固組織の再現 : リムとバーの同時形成に向けて (2008)
  • 著者名/発表者名: 三浦均, 横山悦郎, 塚本勝男, 長嶋剣
  • 学会等名: 『結晶成長の数理』第三回研究会-パターン形成と構造の制御-
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20081226-27
• [学会発表] 宇宙空間での結晶成長 : 数値計算に基づく棒状凝固組織の再現 (2008)
  • 著者名/発表者名: 三浦均, 横山悦郎, 塚本勝男, 長嶋剣
  • 学会等名: 第23回日本マイクログラビティ応用学会学術講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20081125-26
• [学会発表] Condensation experiment of enstatite whiskers from highly supersaturated silicate vapor (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Yamada, K. Tsukamoto, H. Kobatake, H. Miura, K. Nagashima
  • 学会等名: The 1st International Workshop "Crystallization in The Early Solar Nebula 4.6 Billion Years Ago"
  • 発表場所: Miyagi, Japan
  • 年月日: 20081119-20
• [学会発表] Formation mechanism of matrix fine particles revealed by surface nanotopography (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Nozawa, K. Tsukamoto, H. Kobatake, J. Yamada, H. Satoh, K. Nagashima
  • 学会等名: The 1st International Workshop"Crystallization in The Early Solar Nebula 4.6 Billion Years Ago"
  • 発表場所: Miyagi, Japan
  • 年月日: 20081119-20
• [学会発表] フェーズフィールド法によるコンドリュール棒状凝固組織の再現 (2008)
  • 著者名/発表者名: 三浦均, 横山悦郎, 塚本勝男, 長嶋剣
  • 学会等名: 第38回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 20081104-06
• [学会発表] 隕石中に見られる針状エンスタタイト結晶の実験的再現 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田淳也, 塚本勝男, 小畠秀和, 三浦均, 長嶋剣
  • 学会等名: 第38回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 20081104-06
• [学会発表] エンスタタイトの液体結晶間の界面エネルギーの導出 : エンスタタイトコンドリュールの結晶化過程 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田中今日子, 山本哲生, 長嶋剣, 塚本勝男
  • 学会等名: 日本惑星科学会2008年秋季講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20081101-03
• [学会発表] コンドリュールに見られる棒状凝固組織の再現 : フェーズフィールド法に基づく数値実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 三浦均, 横山悦郎, 塚本勝男, 長嶋剣
  • 学会等名: 日本惑星科学会2008年秋季講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20081101-03
• [学会発表] anhydrous IDPsに存在するEnstatite Whiskersの形成環境 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田淳也, 塚本勝男, 小畠秀和, 三浦均, 長嶋剣
  • 学会等名: 日本惑星科学会2008年秋季講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20081101-03
• [学会発表] Formation of barred olivine texture 4.6 billion years ago (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Miura, E. Yokoyama, K. Tsukamoto, K. Nagashima
  • 学会等名: JANE2008
  • 発表場所: Hokkaido, Japan
  • 年月日: 20081020-23
• [学会発表] Formation of barred olivine texture 4.6 billion years ago (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Miura, E. Yokoyama, K. Tsukamoto, K. Nagashima
  • 学会等名: XXI Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20080823-31
• [学会発表] Dynamic crystallization simulation of barred olivine textures (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Miura, E. Yokoyama, K. Tsukamoto, K. Nagashima
  • 発表場所: Shimane, Japan
  • 年月日: 20080728-0801
• [学会発表] Three-Dimensional Shapes of Cosmic Spherules : Deformation of Dust Particles Molten in the Earth Atmosphere (2008)
  • 著者名/発表者名: Doi, M., Nakamoto, T., Nakamura T., Yamauchi Y
  • 学会等名: 71st Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • 発表場所: Shimane, Japan
  • 年月日: 20080728-0801
• [学会発表] Conditions for Compound Chondrule Formation (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuda S., Nakamoto T
  • 学会等名: 71st Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • 発表場所: Shimane, Japan
  • 年月日: 20080728-0801
• [学会発表] Crystallization of enstatite whiskers from highly supersaturated silicate vapor (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Yamada, K. Tsukamoto, H. Kobatake, H. Miura, K. Nagashima
  • 学会等名: Workshop on silicate dust in protostars
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20080725-26
• [学会発表] Surface nano-topography of matrix olivines in the Allende carbonaceous chondrite : Evidence of shock-wave heating? (2008)
  • 著者名/発表者名: 野澤純, 塚本勝男, 長嶋剣, 三浦均
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20080525-30
• [学会発表] 浮遊メルト結晶化実験によるコンドリュール形成環境の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 長嶋剣, 森内善伸, 塚本勝男
  • 学会等名: 科研費特定「系外惑星」ダスト班第四回研究会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20080110-12
• [学会発表] フォルステライトの凝縮係数測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山田淳也, 長嶋剣, 塚本勝男
  • 学会等名: 第37回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20071105-07
• [学会発表] 微粒子付着による浮遊した珪酸塩メルトの核形成制御 (2007)
  • 著者名/発表者名: 長嶋剣, 森内善伸, 塚本勝男, 田中今日子, 山本哲夫, 横山悦郎
  • 学会等名: 第37回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 北海道(06aC06)
  • 年月日: 20071105-07
• [学会発表] 浮遊法による液体-結晶間の界面エネルギーと拡散の活性化エネルギーの導出 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田中今日子, 山本哲生, 長嶋剣, 塚本勝男
  • 学会等名: 第37回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 北海道(07aC07)
  • 年月日: 20071105-07
• [学会発表] 46億年昔のメルト成長 (2007)
  • 著者名/発表者名: 長嶋剣, 塚本勝男
  • 学会等名: 第32回結晶成長討論会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20071103-04
• [学会発表] Reproduction of meteoritic silicate spherules from hypercooled levitated melts (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima, Y. Moriuchi, K. Tsukamoto, K. K. Tanaka
  • 学会等名: Third International Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Nara, Japan(46)
  • 年月日: 20071022-26
• [学会発表] 浮遊したコンドリュールメルトの結晶化その場観察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 長嶋剣, 森内善伸, 田中今日子, 塚本勝男
  • 学会等名: 日本惑星科学会2007年秋季講演会
  • 発表場所: 高知(319)
  • 年月日: 20070925-27
• [学会発表] 浮遊したメルトからのアモルファスフォルステライト形成 (2007)
  • 著者名/発表者名: 森内善伸, 長嶋剣, 田中今日子, 塚本勝男
  • 学会等名: 日本惑星科学会2007年秋季講演会
  • 発表場所: 高知(318)
  • 年月日: 20070925-27
• [図書] Interferometric Techniques for Investigating Growth and Dissolution of Crystals in Solutions(Perspectives on Inorganic, Organic, And Biological Crystal GrowthFrom Fundamentals to Applications, ed. ASkowronski, et.al.) (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Tsukamot, P. and Dold
  • 総ページ数: 329-341
  • 出版者: American Institute of Physics
• [備考] (1)第37回日本結晶成長学会奨励賞(2007), 長嶋剣, 森内善伸, 塚本勝男, 田中今日子, 山本哲夫, 横山悦郎, 微粒子付着による浮遊した珪酸塩メルトの核形成制御
• [備考] (2)第6回日本結晶成長学会奨励賞(2008), 長嶋剣, ガスジェット浮遊法による隕石結晶組織の再現. 2008
• [備考] (1)2008年7月29日NHK BS-Hi "アインシュタインの眼"
• [備考] (2)2007年3月15日NHK News Watch 9
• [備考] (3)2007年1月5日読売新聞掲載