小惑星リュウグウは何でできているか？化学組成を蛍光X線分析で決める。

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02773
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 中井 泉 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (90155648)
• 研究分担者: 由井 宏治 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 教授 (20313017) ; 圦本 尚義 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80191485) ; 寺田 靖子 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (90307695) ; 阿部 善也 東京電機大学, 工学研究科, 助教 (90635864)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: はやぶさ2 / 小惑星試料 / 蛍光X線分析 / リュウグウ試料 / 化学組成分析 / 全岩組成

研究実績の概要

小惑星リユウグウから採取された試料を対象とし，複数のXRF手法を複合的かつ相補的に活用することで，軽元素から重元素までリユウグウの詳細な化学組成を非破壊で解明することに成功した。その結果、既存の炭素質コンドライト隕石との組成的関連が明らかになり、リユウグウの起源を明らかにすることに貢献できた。
分析化学的には本研究により，組成が不均一で微量な固体粉末試料の化学組成を非破壊で定量する技術を開発できた．WD-XRFでは微量かつ非加圧の粉末試料の分析技術を確立した．酸素を定量することで水を含む試料の元素含有率を総合的に把握できることを示した。EDX-XRFでは検出器の窓にグラフェンを使うことで、今まで測ることが難しかった炭素を検量線法で定量し微量粉末試料中の炭素の定量分析技術を開発できた。SR-XRFでは，SPring-8の2つのビームラインにおいて異なるエネルギーの励起X線を用いた相補的な測定を行うことで，32元素を定量の対象とし，そのうち17元素について定量値を得た。いずれのXRFにおいても，非破壊的な方法で実施されたにも関わらず，優れた精確さを持つ分析であったことが実証された。XRFでは、電子線励起のXMA分析に比べて高真空を必要とせず、励起ビームによるダメージが少ない非破壊分析ができる。FP法による今回の定量方法は，水分量を別途把握することなく含水試料の分析が可能で、幅広い地質系試料に適用できるXRF分析の新たな地平をひらくことができた。蛍光X線による軽元素の分析技術の開発は、カーボンニュートラルな世界の実現にも貢献する分析技術であろう。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Samples returned from the asteroid Ryugu are similar to Ivuna-type carbonaceous meteorites (2023)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama T., Nagashima K., Nakai I., Abe Y., Homma H., Komatani S., Morita M., Terada Y., Yui H., Tachibana S. and Yurimoto H.
  • 雑誌名: Science 巻: 379 ページ: -
  • DOI: 10.1126/science.abn7850
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogen Isotopic Composition of Hydrous Minerals in Asteroid Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Abe Y., Nakai I., Homma H., Komatani S., Morita M., Terada Y., Yui H., Tachibana S. and Yurimoto H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 946 ページ: L43～L43
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acc393
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New analytical method for the evaluation of heterogeneity in cation compositions of dolomites by micro-XRF and Raman spectroscopies (2023)
  • 著者名/発表者名: Morita Mayu、Urashima Shu-hei、Tsuchiya Hayato、Komatani Shintaro、Yui Hiroharu
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s44211-023-00333-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen isotopes of anhydrous primary minerals show kinship between asteroid Ryugu and comet 81P/Wild2 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki N., Nagashima K., Sakamoto N., Matsumoto T., Bajo K.,Abe Y., Nakai I., Homma H., Komatani S., Morita M., Terada Y., Yui H., Tachibana S. and Yurimoto H.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 ページ: -
  • DOI: 10.1126/sciadv.ade2067
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Contribution of Ryugu-like material to Earth’s volatile inventory by Cu and Zn isotopic analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Paquet M., Moynier F., T. Yokoyama, W. Dai, Y. Hu,Abe Y., Nakai I., Homma H., Komatani S., Morita M., Terada Y., Yui H., Tachibana S. and Yurimoto H.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 7 ページ: 182～189
  • DOI: 10.1038/s41550-022-01846-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Solar System calcium isotopic composition inferred from Ryugu samples (2022)
  • 著者名/発表者名: Moynier F.、Dai W.、Yokoyama T.、Hu Y.、Paquet M.、Abe Y.、 Nakai I., Homma H., Komatani S., Morita M., Terada Y., Yui H., Tachibana S. and Yurimoto H.
  • 雑誌名: Geochemical Perspectives Letters 巻: 24 ページ: 1～6
  • DOI: 10.7185/geochemlet.2238
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Presolar Stardust in Asteroid Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: Barosch J., Nittler L. R., Wang J., Alexander C. M.,Abe Y., Nakai I., Homma H., Komatani S., Morita M., Terada Y., Yui H., Tachibana S. and Yurimoto H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 935 ページ: L3～L3
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac83bd
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] リュウグウ小惑星試料のWD-XRF分析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 本間寿 , 阿部善也 , 寺田靖子 , 中井泉 , 圦本尚義
  • 学会等名: X線分析討論会
• [学会発表] リュウグウ小惑星試料のED-XRF分析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 森田麻由, 駒谷慎太郎 , 由井宏治 , 阿部善也, 寺田靖子 ,中井泉 , 圦本尚義
  • 学会等名: X線分析討論会
• [学会発表] リュウグウ小惑星試料の高エネルギー放射光蛍光X線分析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阿部善也, 寺田靖子, 中井泉, 圦本尚義
  • 学会等名: X線分析討論会