地球の主要原材料物質の成立：気相が関与するコンドリュールの化学反応の実験的研究

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K03652
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 今栄 直也 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (60271037)
• 研究分担者: 堀江 憲路 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (00571093)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: エンスタタイトコンドライト / 地球組成

研究実績の概要

「地球の化学組成はいかにして決まったか？」この問題に答えるための実験を開始するにあたり、当該年度においては実験を実施するために国立極地研究所の実験室の整備を行った。先行するリュウグウ粒子および関連する炭素質コンドライトの当該室に設置のX線回折法による分析を優先した。また、当実験室はクリーンルーム仕様ではないために、汚染を防ぎ実験に適したより清浄な環境を保持するために、除湿機を設置し、実験室用のシューズを準備し、入り口には集塵シートを設置した。室外からの塵の流入を抑えるように工夫を施した。モニタリングできる温湿度計（オンドトリ）を導入した。先年度までは度々エアコンが故障していたが、当該年度にはエアコンの交換が施設により行われたので、安定した実験室環境が整った。また、試料保管や試料ハンドリングの簡易クリーンブースを設置した。これらの一部は、当科学研究費補助金で行われた。
X線回折法による実験は継続しているが、その合間には、当該研究計画にある主要な実験法である、減圧雰囲気制御したコンドリュール合成炉と縦型環状電気炉の試運転を兼ねて以下の実験を行った。減圧雰囲気制御炉では、炭素室コンドライトの加熱実験を行い、X線回折装置にて加熱後の試料の測定を行った。縦型環状電気炉では、石英管への真空封入法により、4Cピロータイトおよびピロータイト組成の金属鉄と硫黄の混合物の加熱実験を行った。これら一連の測定・実験は、当研究課題である「地球の主要原材料物質の成立」と直接の課題ではないが、その準備および当該研究を実施するための意義を考察する上でも必要不可欠であった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究実績の概要に記した通り、本テーマそのものの本格的な研究には至っておらず、その準備段階にあるものの、実験遂行が可能な状況になってきている。令和４年度以降に進捗予定である。

今後の研究の推進方策

縦型環状電気炉を用いた石英管への真空封入法を用いて、還元雰囲気下でのマグネシウム珪酸塩の硫化実験を行う。実験によりニニンジャライト(MgS)を合成する。Fleet and MacRae (1987)の追試実験を含む。以上は、令和４年度に行う予定である。減圧雰囲気制御炉で、既知のケイ素同位体比を用いた試料を出発物質に用いて、Imae and Isobe (2017)で合成されたタイプIコンドリュールを再度合成する。Si同位体分析の具体的な検討を共同研究者を中心に進める。

次年度使用額が生じた理由

昨年度に一部繰り越した。本年度に本格的に実験を始める。

研究成果

• [雑誌論文] Pebbles and sand on asteroid (162173) Ryugu: In situ observation and particles returned to Earth (2022)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S., Sawada H.、Okazaki R.、Takano Y.、Sakamoto K.、Miura Y. N.、Okamoto C.、Yano H.、Yamanouchi S.、Michel P.、Zhang Y.、Schwartz S.、Thuillet F.、Yurimoto H.、Nakamura T.、Noguchi T.、Yabuta H.、Naraoka H.、Tsuchiyama A.、Imae N.、et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 375 ページ: 1011～1016
  • DOI: 10.1126/science.abj8624
  • 査読あり
• [雑誌論文] A unique and pristine record of outer Solar System materials from C-type asteroid Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: Motoo Ito, Naotaka Tomioka, Masayuki Uesugi, Akira Yamaguchi,, Naoki Shirai, Takuji Ohigashi, Ming-Chang Liu, Richard C. Greenwood, Makoto Kimura, Naoya Imae, et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [学会発表] The oxygen isotopic composition of Hayabusa2 particles: testing the relationship with CI and CY chondrites (2022)
  • 著者名/発表者名: R. C. Greenwood, R. Findlay, I. A. Franchi, J. A. Malley, M. Ito, A. Yamaguchi, M. Kimura, N. Tomioka, M. Uesugi, N. Imae, N. Shirai, T. Ohigashi, M-C. Liu, K. Uesugi, A. Nakato, K. Yogata, H. Yuzawa, Y. Kodama, A. Tsuchiyama, M. Yasutake, K. Hirahara, A. Takeuchi, I. Sakurai, I. Okada, Y. Karouji, T. Yada, M. Abe
  • 学会等名: The 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Hayabusa2 returned samples: Unique and pristine record of solar system materials from asteroid Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Ito, N. Tomioka, M. Uesugi, A. Yamaguchi, N. Imae, N. et al.
  • 学会等名: The 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Oxygen isotopes of carbonate and magnetite record fluid evolution on the Ryugu asteroid (2022)
  • 著者名/発表者名: McCain, N. Matsuda, K.D. McKeegan, M-C. Liu, A. Yamaguchi, M. Kimura, N. Tomioka, M. Ito, M. Uesugi, N. Imae, N. et al.
  • 学会等名: The 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Petrology of asteroid Ryugu particles allocated to the Phase2 curation Kochi team (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi,, M. Kimura, M. Ito, N. Tomioka, M. Uesugi, N. Imae, et al.
  • 学会等名: The 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Transmission electron microscopy of the asteroid Ryugu particles allocated to the Phase2 curation Kochi team (2022)
  • 著者名/発表者名: N. Tomioka, M. Ito, M. Uesugi, A. Yamaguchi, N. Imae, et al.
  • 学会等名: The 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] In-situ oxygen isotope study of anhydrous minearals in a Ryugu particle: Implications for the precursors to CI-chondrite parent bodies (2022)
  • 著者名/発表者名: M.-C. Liu, K. A. McCain, N. Matsuda, Yamaguchi, M. Kimura, N. Tomioka, M. Ito, M. Uesugi, N. Imae, et al.
  • 学会等名: The 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Characterizing the Ryugu samples using the laboratory-based XRD and the meteorite collections at NIPR (2021)
  • 著者名/発表者名: N. Imae, A. Yamaguchi, M. Kimura, M. Ito, N. Tomioka, M. Uesugi, N. Shirai, T. Ohigashi, M-C. Liu, R.C. Greenwood, K. Uesugi, A. Nakato, K. Yogata, H. Yuzawa, Y. Kodama,, M. Yasutake, K. Hirahara, A. Takeuchi, I. Sakurai, I. Okada, Y. Karouji, T. Yada and M. Abe
  • 学会等名: 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Multiscale characterization of the Asuka 12 meteorite; rehearsal of Hayabusa2 returned sample analysis – (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Uesugi, M. Ito, N. Tomioka, N. Imae, A. Yamaguchi, M. Kimura, N. Shirai, T. Ohigashi, M-C. Liu,R.C Greenwood, K. Uesugi, A. Nakato, K. Yogata, H. Yuzawa, Y. Kodama,, M. Yasutake, K. Hirahara, A. Takeuchi, I. Sakurai, I. Okada, Y. Karouji, T. Yada and M. Abe
  • 学会等名: 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Thermal and shock history of diogenites based on the occurrence of silica minerals (2021)
  • 著者名/発表者名: Rei Kanemaru, Akira Yamaguchi, Naoya Imae, and Atsushi Takenouchi
  • 学会等名: 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] An attempt for estimating aqueous alteration environment from Raman spectra of iron sulfide (2021)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Narahara, Shu-hei Urashima, Akira Yamaguchi, Naoya Imae, and Hiroharu Yui
  • 学会等名: 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] The C-type asteroid Ryugu: A first detailed look by Phase2 Curation Kochi (Ph2K) (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Ito, N. Tomioka, M. Uesugi, A. Yamaguchi, N. Imae, et al.
  • 学会等名: HAYABUSA2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シリカ鉱物の産状に基づくダイオジェナイトの熱・衝撃史 (2021)
  • 著者名/発表者名: 金丸 礼, 山口 亮, 今栄 直也, 竹之内 惇志
  • 学会等名: 日本鉱物科学会