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2021 年度 実績報告書

炭酸塩の揮発性元素同位体分析および化学種解析に基づく火星水環境進化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H01960
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

臼井 寛裕  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (60636471)

研究分担者 高橋 嘉夫  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10304396)
中田 亮一  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (50726958)
黒川 宏之  東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (80713643)
上野 雄一郎  東京工業大学, 理学院, 教授 (90422542)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード火星隕石 / 硫黄化学種 / 鉄化学種 / XAFS分析
研究実績の概要

2021年度は、研究計画調書に記載の『研究計画1:局所XAFS(μ-XAFS)分析による火星表層成分のFeとSの化学種同定』および『研究計画3:水散逸モデルに基づく水の消失量および表層酸化との関係性の解明』の論文化を進めた。一方、『研究計画2:SIMS分析に基づく表層水のD/H・13C/12C・18O/16Oの決定』に関しては、海外出張を含む計画の為、コロナ下での実施は見送った。
実施した研究計画1および2では、火星隕石に含まれる炭酸塩および粘土鉱物の鉄・硫黄XAFS分析データの解析を実施した。また、火星アナログ物質としてカンブリア紀の炭酸塩の硫黄XAFS分析データの解釈を進めた。結果、硫黄が、有機硫黄および大部分が硫酸イオンとして炭酸塩の炭酸イオンを構造的に置換した形で存在していることが明らかとなった。また、炭酸塩中には微量成分として鉄を含む粘土鉱物が含まれることを明らかにした。本研究成果は、査読付き原著論文として国際専門誌に掲載された(Matsuura et al. 2021 GCA; Nakada et al. 2021 Minerals; Shidare et al. 2021 GCAなど)。
本研究成果の波及効果として、日本が進める火星衛星サンプルリターン計画(MMX:Martian Moons Exploration)への参画が挙げられる。代表者のみならず分担者もMMXの分析班および火星探査班に所属し、本研究成果の結果をもとに、MMX計画で実施する観測・分析内容に対するインプットを行った(Fujiya et al. 2021 EPS; Ogohara et al. 2022 EPS; Kuramoto et al. 2022 EPSなど)。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (56件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (22件) (うち国際共著 6件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 15件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 18件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Distant Formation and Differentiation of Outer Main Belt Asteroids and Carbonaceous Chondrite Parent Bodies2022

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa H.、Shibuya T.、Sekine Y.、Ehlmann B. L.、Usui F.、Kikuchi S.、Yoda M.
    • 雑誌名

      AGU Advances

      巻: 3 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2021AV000568

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Can we constrain the origin of Mars' recurring slope lineae using atmospheric observations?2022

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Hiroyuki、Kuroda Takeshi、Aoki Shohei、Nakagawa Hiromu
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 371 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2021.114688

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photochemical Synthesis of Ammonia and Amino Acids from Nitrous Oxide2022

    • 著者名/発表者名
      Zang Xiaofeng、Ueno Yuichiro、Kitadai Norio
    • 雑誌名

      Astrobiology

      巻: 22 ページ: 387~398

    • DOI

      10.1089/ast.2021.0064

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Absorption spectra measurements at ~1 cm-1 spectral resolution of 32S, 33S, 34S, and 36S sulfur dioxide for the 206-220 nm region and applications to modeling of the isotopic self-shielding2022

    • 著者名/発表者名
      Endo Yoshiaki、O. Danielache Sebastian、Ogawa Moeko、Ueno Yuichiro
    • 雑誌名

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      巻: 56 ページ: 40~56

    • DOI

      10.2343/geochemj.GJ22004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Martian moons exploration MMX: sample return mission to Phobos elucidating formation processes of habitable planets2022

    • 著者名/発表者名
      Kuramoto Kiyoshi、Kawakatsu Yasuhiro、Fujimoto Masaki、Araya Akito、Barucci Maria Antonietta、Genda Hidenori、Hirata Naru、Ikeda Hitoshi、Imamura Takeshi、Helbert Jorn、Kameda Shingo、Kobayashi Masanori、Kusano Hiroki、Lawrence David J.、Matsumoto Koji、Michel Patrick、Miyamoto Hideaki、Usui Tomohiro et al.
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 74 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40623-021-01545-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Mars system revealed by the Martian Moons eXploration mission2022

    • 著者名/発表者名
      Ogohara Kazunori、Nakagawa Hiromu、Aoki Shohei、Kouyama Toru、Usui Tomohiro、Terada Naoki、Imamura Takeshi、Montmessin Franck、Brain David、Doressoundiram Alain、Gautier Thomas、Hara Takuya、Harada Yuki、Ikeda Hitoshi、Koike Mizuho、Leblanc Fran?ois、Ramirez Ramses、Sawyer Eric、Seki Kanako、Spiga Aymeric、et al.
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 74 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40623-021-01417-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MIRS: an imaging spectrometer for the MMX mission2021

    • 著者名/発表者名
      Barucci Maria Antonietta、Reess Jean-Michel、Bernardi Pernelle、Doressoundiram Alain、Fornasier Sonia、Le Du Michel、Iwata Takahiro、Nakagawa Hiromu、Nakamura Tomoki、Aoki Shohei、Arai Takehiko、Baldit Elisa、Beck Pierre、Buey Jean-Tristan、Canalias Elisabet、Kurokawa Hiroyuki、et al.
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 73 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40623-021-01423-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerous chondritic impactors and oxidized magma ocean set Earth’s volatile depletion2021

    • 著者名/発表者名
      Sakuraba Haruka、Kurokawa Hiroyuki、Genda Hidenori、Ohta Kenji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-99240-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mars’ atmospheric neon suggests volatile-rich primitive mantle2021

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Hiroyuki、Miura Yayoi N.、Sugita Seiji、Cho Yuichiro、Leblanc Fran?ois、Terada Naoki、Nakagawa Hiromu
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 370 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2021.114685

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrated crust stores Mars' missing water2021

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Hiroyuki
    • 雑誌名

      Science

      巻: 372 ページ: 27~28

    • DOI

      10.1126/science.abh4469

  • [雑誌論文] Survey of impact glasses in shergottites searching for Martian sulfate using X-ray absorption near-edge structure2021

    • 著者名/発表者名
      Shidare Masashi、Nakada Ryoichi、Usui Tomohiro、Tobita Minato、Shimizu Kenji、Takahashi Yoshio、Yokoyama Tetsuya
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 313 ページ: 85~98

    • DOI

      10.1016/j.gca.2021.08.026

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A New Constraint on the Physicochemical Condition of Mars Surface during the Amazonian Epoch Based on Chemical Speciation for Secondary Minerals in Martian Nakhlites2021

    • 著者名/発表者名
      Suga Hiroki、Suzuki Keika、Usui Tomohiro、Yamaguchi Akira、Sekizawa Oki、Nitta Kiyofumi、Takeichi Yasuo、Ohigashi Takuji、Takahashi Yoshio
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.3390/min11050514

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nearly Carbon‐Saturated Magma Oceans in Planetary Embryos During Core Formation2021

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Hideharu、Itoh Shoichi、Suzumura Akimasa、Nakada Ryoichi、Irifune Tetsuo
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 48 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2021GL092389

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-throughput isotope analysis of sub-nanogram sized lead using MC-ICP-MS with on-line thallium doping technique and desolvating nebulizer system2021

    • 著者名/発表者名
      Nagaishi Kazuya、Nakada Ryoichi、Ishikawa Tsuyoshi
    • 雑誌名

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      巻: 55 ページ: 1~9

    • DOI

      10.2343/geochemj.2.0612

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pennsylvanian paleoclimatic record in rhythmites developed on an oceanic island of low-latitude Panthalassa2021

    • 著者名/発表者名
      Kakizkaki Yoshihiro、Kano Akihiro、Ota Yasuhiro、Nakada Ryoichi、Nagaishi Kazuya、Kashiwagi Kenji
    • 雑誌名

      Sedimentary Geology

      巻: 424 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.sedgeo.2021.105992

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tracing sulfur sources in the crust via SIMS measurements of sulfur isotopes in apatite2021

    • 著者名/発表者名
      Hammerli Johannes、Greber Nicolas D.、Martin Laure、Bouvier Anne-Sophie、Kemp Anthony I.S.、Fiorentini Marco L.、Spangenberg Jorge E.、Ueno Yuichiro、Schaltegger Urs
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 579 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2021.120242

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatial distribution and speciation of sulfur in Ediacaran limestones with μ-XRF imaging and XANES spectroscopy: Implications for diagenetic mobilization of sulfur species2021

    • 著者名/発表者名
      Matsu'ura Fumihiro、Nakada Ryoichi、Usui Tomohiro、Sawaki Yusuke、Ueno Yuichiro、Kajitani Iori、Saitoh Masafumi
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 306 ページ: 20~43

    • DOI

      10.1016/j.gca.2021.05.010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiple sulfur isotope chemostratigraphy across the <scp>Permian?Triassic</scp> boundary at Chaotian, China: Implications for a shoaling model of toxic deep‐waters2021

    • 著者名/発表者名
      Saitoh Masafumi、Ueno Yuichiro、Isozaki Yukio、Yoshida Naohiro
    • 雑誌名

      Island Arc

      巻: 30 ページ: -

    • DOI

      10.1111/iar.12398

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Standardization for 13C-13C clumped isotope analysis by fluorination method2021

    • 著者名/発表者名
      Taguchi Koudai、Gilbert Alexis、Ueno Yuichiro
    • 雑誌名

      Rapid Communications in Mass Spectrometry

      巻: 35 ページ: -

    • DOI

      10.1002/rcm.9109

    • 査読あり
  • [雑誌論文] EXAFS Determination of Clay Minerals in Martian Meteorite Allan Hills 84001 and Its Implication for the Noachian Aqueous Environment2021

    • 著者名/発表者名
      Nakada Ryoichi、Tanabe Gaku、Kajitani Iori、Usui Tomohiro、Shidare Masashi、Yokoyama Tetsuya
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.3390/min11020176

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Searching for life on Mars and its moons2021

    • 著者名/発表者名
      Hyodo Ryuki、Usui Tomohiro
    • 雑誌名

      Science

      巻: 373 ページ: 742~742

    • DOI

      10.1126/science.abj1512

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytical protocols for Phobos regolith samples returned by the Martian Moons eXploration (MMX) mission2021

    • 著者名/発表者名
      Fujiya Wataru、Furukawa Yoshihiro、Sugahara Haruna、Koike Mizuho、Bajo Ken-ichi、Chabot Nancy L.、Miura Yayoi N.、Moynier Frederic、Russell Sara S.、Tachibana Shogo、Takano Yoshinori、Usui Tomohiro、Zolensky Michael E.
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 73 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40623-021-01438-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 揮発性元素同位体組成から探る火星の形成と表層環境進化2022

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之
    • 学会等名
      CPS & ABC ワークショップ『火星から諸惑星: 表層環境の多様性』
    • 招待講演
  • [学会発表] GREX-PLUSて?期待される惑星サイエンス:理論・太陽系探査とのシナシ?ー2022

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之
    • 学会等名
      GREX-PLUS サイエンス検討会 FY2021
    • 招待講演
  • [学会発表] Distant formation and water-rock differentiation of large C-complex asteroids2022

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      53rd Lunar and Planetary Science Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Mars atmospheric neon probes mantle volatile content and early surface environment2022

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      53rd Lunar and Planetary Science Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] C型小惑星の起源・進化と水惑星形成2022

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之
    • 学会等名
      第5回水惑星学全体会議
  • [学会発表] The origin of Earth's mantle N: The implications for planetary accretion and Earth-life co-evolution2022

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之
    • 学会等名
      惑星圏研究会
  • [学会発表] Mars Ice Mapper EDL による火星大気ネオンその場測定:科学検討と機器開発状況2022

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之
    • 学会等名
      第22回宇宙科学シンポジウム
  • [学会発表] Earth-Life co-evolution: A perspective from volatile accretion and cycling2022

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      10th ELSI International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] MINERALOGY AND SULFUR X-RAY ABSORPTION NEAR-EDGE STRUCTURE (S-XANES) ANALYSIS OF BOCKFJORD VOLCANIC COMPLEX CARBONATES, A POTENTIAL MARTIAN ANALOG2022

    • 著者名/発表者名
      Chang-Chin Wang, Haruna Sugahara, Tomohiro Usui, Ryoichi Nakada, Mizuho Koike, Hans Amundsen
    • 学会等名
      LPSC2022
    • 国際学会
  • [学会発表] SPECIATION OF SULFUR IN CARBONATES IN A 4.1-BILLION-YEAR-OLD MARTIAN METEORITE2022

    • 著者名/発表者名
      Iori Kajitani, Ryoichi Nakada, Mizuho Koike, Gaku Tanabe, Tomohiro Usui, Fumihiro Matsu’ura, Keisuke Fukushi, Hiroyuki Kurokawa, Tetsuya Yokoyama
    • 学会等名
      LPSC2022
    • 国際学会
  • [学会発表] JAXA's planetary exploration marching with the community2022

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Usui
    • 学会等名
      10th ELSI Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Future in situ measurements of atmospheric neon to unveil the origin and early surface environment of Mars2021

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, H.
    • 学会等名
      ISAS Planetary Exploration Workshop 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 火星大気ネオンの示唆する揮発性元素に富んだマントルとその起源2021

    • 著者名/発表者名
      黒川宏之
    • 学会等名
      日本惑星科学会 2021年秋季講演会
  • [学会発表] 初期火星における強酸性表層水による表層のAl に富む粘土鉱物形成の可能性2021

    • 著者名/発表者名
      杉内光輝・関根康人・丹 秀也・野田夏実・高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本地球化学会 第68回オンライン年会
  • [学会発表] 初期火星における二価鉄サポナイトの有機硫黄化合物生成、炭素循環、気候に対する役割2021

    • 著者名/発表者名
      野田夏実・関根康人・高橋嘉夫・佐久間 博・河合敬宏・中川 麻悠子・北台紀夫・Kristin Johnson-Finn・Shawn McGlynn
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [学会発表] The role of ferrous saponite in the formation of sulfur-bearing organic matter on early Earth and early Mars2021

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Noda, Yasuhito Sekine, Yoshio Takahashi, Hiroshi Sakuma, Takahiro Kawai, Mayuko Nakagawa, Norio Kitadai, Kristin Johnson-Finn, Shawn E McGlynn
    • 学会等名
      2021 Goldschmidt Virtual
    • 国際学会
  • [学会発表] Rock-magnetic and mineralogical properties of the exsolved magnetite in plagioclase crystal2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Sato, Masashi Ushioda, Ryoichi Nakada, Yujiro Tamura, Shinji Yamamoto
    • 学会等名
      JpGU2021
  • [学会発表] Redox change by coseismic water-rock reactions in the interior of planets2021

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Hirose, Ryoichi Nakada, Keishi Okazaki, Takazo Shibuya
    • 学会等名
      JpGU2021
  • [学会発表] The micro-scale speciation analyses of sulfur in the Ediacaran limestones: Implications for diagenetic mobilization of sulfur species2021

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro Matsuura, Ryoichi Nakada, Yusuke Sawaki, Yuichiro Ueno, Masafumi Saitoh, Iori Kajitani, Tomohiro Usui
    • 学会等名
      JpGU2021
  • [学会発表] Relationship between the abundance of the exsolved magnetite and the valence state of iron in single plagioclase crystal separated from Doshi gabbro2021

    • 著者名/発表者名
      Yujiro Tamura, Masahiko Sato, Ryoichi Nakada, Chie Kato, Shinji Yamamoto
    • 学会等名
      JpGU2021
  • [学会発表] Investigation of “Martian nitrogen cycle” and its evolution based on in-situ analyses of meteorites2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Koike, Ryoichi Nakada, Kajitani Iori, Haruna Sugahara, Tomohiro Usui
    • 学会等名
      JpGU2021
  • [学会発表] Interaction between Cerium and H2O in Hydrous Rhyolitic Melts2021

    • 著者名/発表者名
      近藤 望、河野 義生、尾原 幸治、中田 亮一、伊奈 稔哲、Skrzypek Etienne、山田 明寛、齊藤 哲
    • 学会等名
      JpGU2021
  • [学会発表] Sulfur mass-independent fractionation patterns during SO2 photolysis under low temperature and low pressure atmosphere: implication for Archean atmospheric composition2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Endo, Yasuhito Sekine, Yuichiro Ueno
    • 学会等名
      JpGU
  • [学会発表] Geochemical drivers of microbial mediated iron reduction/oxidation in Proterozoic analogue environments2021

    • 著者名/発表者名
      Fatima Li-Hau, Mayuko Nakagawa, Lewis M. Ward, Takeshi Kakegawa, Yuichiro Ueno, Shawn McGlynn
    • 学会等名
      JpGU
  • [学会発表] Application of fluorination method to isotopologue biogeochemistry2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ueno, Koudai Taguchi, Toshiki Katsuta, Mayuko Nakagawa, Naohiro Yoshida, Alexis Gilbert
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Low 13C-13C clumping on abiotic hydrocarbons2021

    • 著者名/発表者名
      Koudai Taguchi, Alexis Gilbert, Yuichiro Ueno
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Δ34S18O systematics of modern sulfate2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Katsuta, Yuichiro Ueno, Mayuko Nakagawa, Riho Aoki, Naohiro Yoshida
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Speciation and quantification of sulfur distributed in the Ediacaran limestones: Implications for diagenetic mobilization of sulfur species2021

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro Matsuura, Ryoichi Nakada, Yusuke Sawaki, Yuichiro Ueno, Masafumi Saitoh, Kajitani Iori, Tomohiro Usui
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Missing negative Δ33S reservoir in mantle inferred from 2.7 Ga komatiite2021

    • 著者名/発表者名
      Shun Nakano, Akira Ishikawa, Yuichiro Ueno, Tetsuya Yokoyama
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly siderophile elements behavior in the Paleoarchean Camel Creek komatiites from East Pilbara Terrane, Western Australia2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kubota, Fumihiro Matsu'ura, Kenji Shimizu, Akira Ishikawa, Yuichiro Ueno
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Ancient Organic Material and Improving Detection Confidence Using Stable Isotopes2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ueno
    • 学会等名
      NAS Committee on Astrobiology and Planetary Sciences 2021 Fall Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atmospheric CO in prebiotic Earth-like planet2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ueno
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] JAXA's Strategic Mars Exploration Program (JSMEP) for Understanding the Origin, Evolution, Inventory of Water on Mars2021

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Usui
    • 学会等名
      JpGU
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Martian Moon eXploration (MMX) Mission Update2021

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Usui
    • 学会等名
      ExMAG
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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