原始地球大気中における天体衝突によるHCN生成量の実験的推定

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20340155
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 杉田 精司 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (80313203)
• 研究分担者: 佐々木 岳彦 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (90242099) ; 門野 敏彦 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (60359198)
• キーワード: 惑星起源・進化 / 地球化学 / 有機化学 / 宇宙科学 / 生命の起源 / 天体衝突 / 衝突蒸発現象 / 高速分光計則

研究概要

本年度の研究では、レーザーの直接照射によるグラファイト、炭素鋼、炭素質阻石(マーチソン阻石)の3種類の蒸発実験と、巨大レーザーを用いたレーザー銃による超高速衝突実験を実施した。前者の実験がらは、鉄が標的物質中に含まれる揚合には生成ガスにシアン化水素(HCN)が大量に発生することはないものの、凝縮物中にCN基が多く含まれることがFTIR計測および燃焼ガス計測によって確認された。また、CN基の量は、雰囲気ガス中のN2濃度の関数として単調減少することも確認された。これらの固体凝縮物は、熱分解や加水分解の反応により水溶液中にHCNの形で溶出する可能性が高く、原始地球の海にシアン化物質が阻石衝突によって大量に供給される可能性を強く示唆する。一方、後者のレーザー銃実験では、Diopside(CaMgSi2O6)を用いた衝突蒸発現象のその場分光観測に成功した。Ta飛翔体を9km/sに加速し(衝撃インピーダンスとしては、diopside同士の衝突では13km/sに相当)、Diopsideに衝突させて分光観測したところ、凝縮相から発せられる黒体放射と原子気体から発せられる原子輝線が観測された。これは、世界で初めて、ケイ酸塩鉱物が衝突蒸発を起こす現場を観察することに成功したものである。この衝突蒸発実験の実施技術と分光観測技術は、第2年度以降の研究においてに炭素質阻石の衝突蒸発実験を行う上で非常に有用な実験手法となる。

研究成果

• [雑誌論文] Rotational-Temperature Measurements of Chemically Reacting CN using Band-Tail Spectra (2009)
  • 著者名/発表者名: Kuroiawa; K., S. Sugita, K. Fujita, K. Ishibashi, T. Kadono, S. Ohno, T. Matsui
  • 雑誌名: AIAA Journal (印刷中)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct measurements of chemical composition of shock induced gases from calcite: an intense global warming after the Chicxulub impact due to the indirect greenhouse effect of carbon monoxide (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawaragi, K. Y. Sekine, T. Kadono, S. Sugita, S. Ohno, K. Ishibashi, K. Kurosawa, T. Matsui, S. Ikeda
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters (印刷中)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interpretation on Deep Impact results: Radial distribution of ejecta and the size distribution of large-sized grains (2009)
  • 著者名/発表者名: Kadono, T., S. Sugita, T. Ootubo, S. Sako, T. Miyata, R. Furusho, M. Honda, H. Kawakita, J. Watanabe
  • 雑誌名: Earth Planets and Space (印刷中)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Results from the Japanese SELENE mission shed light on differences between the far and near sides of the Moon (2009)
  • 著者名/発表者名: Namiki, N., T. Iwata, K. Matsumoto, H. Hanada, H. Noda, S. Goossens, M. Ogawa, N. Kawano, K. Asari, S. Tsuruta, Y. Ishihara, Q. Liu, F. Kikuchi, T. Ishikawa, S. Sasaki, C. Aoshima, K. Kurosawa, S. Suaita, and T. Takano
  • 雑誌名: Science 323 ページ: 900-905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact vaporization of rocks using a high-power laser (2008)
  • 著者名/発表者名: Kadono T. K. Shigemori, S. Fujioka, K. Otani, T. Sano, Y. Sakawal, H. Azechi, N. Ozaki, T. Kimura, K. Miyanishi, T. Endo, M. Aralcawa, A. M. Nakamura, S. Sugita, and T. Matsui
  • 雑誌名: Proc. Fifth Intl. Conf. on Inertial Fusion Sci. and Applications, (IFSA2007), J. Phys. Conf. Ser. 112 ページ: 042014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Felsic highland crust on Venus suggested by Galileo Near Infrared Mapping Spectrometer data (2008)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, G. L., M. Roos-Serote, S. Sugita, M. S. Gilmore, L. W. Kamp, R. W. Carlson, and K. H. Baines
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 113 ページ: doi:10.1029/2008J E003134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct measurements of impact devolatilization of calcite using a laser gun (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohno, S., T. Kadono, K. Ishibashi, K. Kawaragi, S. Sugita, E. Nakamura, and T. Matsui
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 35 ページ: doi:10.1029/2008 GL033796
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高出力レーザーを使った弾丸飛翔体加速および衝突実験:秒10kmを越える衝突 (2008)
  • 著者名/発表者名: 門野敏彦,重森啓介,境家達弘,弘中陽一郎,佐野孝好,大谷一人,藤原隆史,持山智浩,藤岡慎介,黒澤耕介,城下明之,宮西宏併,尾崎典雅,関根康人,杉田精司,松井孝典,橘省吾,大野定祐,荒川政彦,竹内拓,中村昭子
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌遊星人 18 ページ: 4-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] タイタン大気における有機物エアロゾルの表面不均一反応とその役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 関根康人,今中宏,杉田精司,セバスチャンレボノア,エマ,ベイクス,ビシュンカレー,クリメマッケイ,松井孝典
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌遊星人 17 ページ: 105-116
  • 査読あり
• [雑誌論文] レーザー銃実験と衝突脱ガスの新しい描像 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大野宗祐,門野敏彦,河原木皓,石橋高,黒澤耕介,関根康人,杉田精司,中村栄三,松井孝典
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌遊星人 17 ページ: 98-104
  • 査読あり
• [学会発表] Hypervelocity Impact experiments in planetary environments: HITEN, Deep Impact, SMART-1 and beyond (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, S.
  • 学会等名: Japan-France Workshop on High Energy Density Science
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] In-situ spectroscopic observation of silicate vaporization due to >10km/s impacts using a laser-driven launcher (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugita, S., K. Kurosawa, T. Kadono, Y . Hironaka, K.Otani, A. Shiroshita, N. Ozaki, K. Miyanishi,Y. Sekine, K. Nakamura, S. Fukuzaki, T. Sano, T. Sakaiya, T. Fujiwara, T. Mochiyama, K. Takarada, S. Fujioka, K. Shigemori, S. Ohno, S. Tachibana, and T. Matsui
  • 学会等名: 40th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: Houston, Texas, USA
  • 年月日: 2009-03-26
• [学会発表] Cyanide production by chemical reactions between impactor material and an ambient atmosphere after oblique impacts (2009)
  • 著者名/発表者名: Kurosawa, K., Y. Sekine, S. Sugita, N. Ohkouchi, N. O. Ogawa, K. Ishibashi, T. Kadonci, S. Ohno, and T. Matsui
  • 学会等名: 40th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: Houston, Texas, USA
  • 年月日: 2009-03-24
• [学会発表] Impact devolatilization of ammonium sulfate: implications for the origin of N2 in Titan's atmosphere (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukuzaki, S., Y. Sekine, K. Kurosawa, S. Sugita. T. Kadono, and T. Matsui
  • 学会等名: 40th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: Houston, Texas, USA
  • 年月日: 2009-03-24
• [学会発表] Localized gravity/topography correlation and admittance spectra on the Moon (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishihara, Y., N. Namiki, S. Sugita, K. Matsu moto, S. Goossens, H. Araki, H. Noda, S. Sasaki, T. Iwata and H. Hanada
  • 学会等名: 40th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: Houston, Texas, USA
  • 年月日: 2009-03-24
• [学会発表] Comparative study of compensation mechanism of lunar impact basins from new gravity field model of SELENE, (KAGUYA) (2009)
  • 著者名/発表者名: Namiki, N., S. Sugita, K. Matsumoto, S. Goossens, Y. Ihihara, H. Noda, S. Sasaki, T. Iwata, H. Hanada, H. Araki, K. Kurosawa, M. Matsumura M. Yokoyama, S. Kamata, N. Kubo, A. Mori, and M. Sato
  • 学会等名: 40th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: Houston, Texas, USA
  • 年月日: 2009-03-24
• [学会発表] Technique for acceleration of projectiles to a velocity larger than the escape velocity of Earth 11.2 km/s (2008)
  • 著者名/発表者名: Kadono, T., Y. Hironaka, K. Otani, T. Sano, T. Fujiwara, K. Takarada, A. Shiroshita, S. Fujioka, K. Shigemori, T. Sakaiya, K. Miyanishi, N. Ozaki, K. Kuro sawa, S. Sugita, T. Matsui
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Global Topography and Gravity of the Moon Revealed by KAGUYA Mission (2008)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, S., H. Araki, H. Hanada, N. Namiki,.T. Iwata, K. Asari, S. Goossens, Y. Ishihara, T. Ishikawa, N. Kawano, F. Kikuchi, Q. Liu , K. Matsumoto, H. Noda, S. Tazawa, S. Tsu ruts, Y. Harada, N. Petrova, K. Kurosawa, S. Sugita
  • 学会等名: American Astronomical Society, DPS meeting
  • 発表場所: Ithaca, New York, USA
  • 年月日: 2008-10-11
• [図書] Deep Impact as a world observatory event: Synergies in space, time, and wavelength, ESO Astrophysics Symposia (2009)
  • 著者名/発表者名: H. U. Kaufl and C. Serken (編)
  • 総ページ数: 331
  • 出版者: Springer Verlaag