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2021 年度 実績報告書

惑星や衛星の熱水環境がもたらすハビタビリティに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J22396
研究機関東京大学

研究代表者

野田 夏実  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
キーワード初期火星 / 粘土鉱物 / 水熱反応 / 地球化学
研究実績の概要

前年度までに、大気酸素に敏感な還元型鉄粘土鉱物(二価鉄サポナイト)の合成、およびこれを用いた水熱実験の手法開発を行った。
今年度は、まず二価鉄サポナイトの顕微化学分析を大気中の酸素の影響を及ぼさずに行う手法を実証し、また半日程度の大気暴露の分析結果への影響を評価する実験も行って、これらの内容を国際誌に論文発表した。
また、水熱実験から炭酸ガスや硫化水素ガスの還元反応が示唆されていたことを受けて、反応の再現性やメカニズムを精査することを目的に体系的な実験を行った。具体的には、同位体ラベリングの手法を用いた有機物生成経路の判定を行い、検出された有機物は二酸化炭素の還元に由来するとは断定できない結論に至った。一方水素の生成反応は二価鉄サポナイトと硫化水素の両方が共存する場合において特異的にみられた。最大3カ月の反応時間の実験を100通り以上実施し、ガス組成の定量分析・溶存イオン濃度・鉱物中の鉄化学種の走査型透過X線顕微鏡解析を行った。これらの結果の総合的な解釈から、二価鉄サポナイトが鉄供給源かつ還元剤として水素生成反応に直接的な寄与を持つことを示した。得られた定量的な結果をもとに、初期火星気候やハビタブル環境進化に対する、地下の二価鉄サポナイトとガス含有流体との反応の影響を推定した。火山由来の供給に匹敵する量の水素が地下の二価鉄サポナイトによる硫化水素還元でもたらされた可能性が示唆された。このことは初期火星の温暖気候の持続性や地下生命圏への生命利用可能エネルギー供給存否に対する重要性を意味する。

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

    (8件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Anaerobic Microscopic Analysis of Ferrous Saponite and Its Sensitivity to Oxidation by Earth’s Air: Lessons Learned for Analysis of Returned Samples from Mars and Carbonaceous Asteroids2021

    • 著者名/発表者名
      Noda Natsumi、Yamashita Shohei、Takahashi Yoshio、Matsumoto Megumi、Enokido Yuma、Amano Kana、Kawai Takahiro、Sakuma Hiroshi、Fukushi Keisuke、Sekine Yasuhito、Nakamura Tomoki
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 ページ: 1244~1244

    • DOI

      10.3390/min11111244

  • [学会発表] Hydrogen generation through interactions of ferrous saponite with H?S-rich fluids on early Mars: Implications for planetary climate,environmental evolution,and habitability2022

    • 著者名/発表者名
      Noda N.、Sekine Y.、Takahashi Y.、Sakuma H.、Fukushi K.、Kawai T.、Nakagawa M.、Kitadai N.、Johnson-Finn K. & McGlynn S.
    • 学会等名
      第23回惑星圏研究会(SPS2022)
    • 招待講演
  • [学会発表] 二価鉄サポナイトの還元力がもたらす新しい水素供給過程: 実験室で復元した初期火星環境から迫るハビタビリティ2022

    • 著者名/発表者名
      野田 夏実、関根 康人、高橋 嘉夫、佐久間 博 、福士圭介、河合 敬宏 、中川 麻悠子、北台 紀夫 、Kristin Johnson Finn、Shawn McGlynn
    • 学会等名
      ISAS宇宙生命探査シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] The role of ferrous saponite in the formation of sulfur-bearing organic matter,carbon cycles,and climate on early Mars2021

    • 著者名/発表者名
      Noda N.、Sekine Y.、Takahashi Y.、Sakuma H.、Kawai T.、Nakagawa M.、Kitadai N.、Johnson-Finn K. & McGlynn S.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • [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
      Noda N.、Sekine Y.、Takahashi Y.、Sakuma H.、Kawai T.、Nakagawa M.、Kitadai N.、Johnson-Finn K. & McGlynn S.
    • 学会等名
      Goldschmidt2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 二価鉄サポナイトからの水素分子生成:分子地球化学による初期火星環境への示唆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
      日本地球化学会 第68回年会
  • [学会発表] 初期火星における新たな水素分子生成過程: 惑星気候、環境進化、ハビタビリティへの示唆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
      日本惑星科学会 秋季講演会
  • [学会発表] Hydrogen generation through interactions of ferrous saponite with H?S-rich fluids on early Mars: Implications for planetary climate,environmental evolution,and habitability2021

    • 著者名/発表者名
      Noda N.、Sekine Y.、Takahashi Y.、Sakuma H.、Kawai T.、Nakagawa M.、Kitadai N.、Johnson-Finn K. & McGlynn S.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2021
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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