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

2023 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, 先端研究推進系, 助教 (60271037)
• 研究分担者: 堀江 憲路 国立極地研究所, 先端研究推進系, 助教 (00571093)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 石英ガラス管真空封入実験 / 珪酸塩鉱物の硫化 / エンスタタイトコンドライト / ニニンジェライト / オルダマイト / コンドリュール

研究実績の概要

エンスタタイトコンドライトには、ニニンジェライトやオルダマイトなど還元性の高い鉱物が多産する。これらは極めて低い酸素圧で高い硫黄圧の下、Mg珪酸塩の硫化反応により形成した。FleetとMacRae(1987)による先駆的実験を参考に、出発物質としてマグネシウムに富むかんらん石(サンカルロスオリビン)の単結晶を、硫黄ガス源および硫黄分圧バッファーとして、ピロータイトの単結晶を準備し、これらを各々グラファイト容器に入れて、一つの石英ガラス管に真空封入した。これを1200Cで79時間と1280Cで72時間の加熱を行った。石英管周囲を還元的にするためにアルゴンガスを流した。出発物質のサンカルロスオリビンを取り囲んでニニンジェライトとシリカが形成した。またサンカルロスオリビンと生成物（ニニンジェライトとシリカ）との境界にはエンスタタイトの薄層が2次的に形成した。エンスタタイトおよびディオプサイドの各単結晶でも実施した。また、ピロータイトの代わりにトロイライトの単結晶でも行った。トロイライトでは、1340Cと1430Cで実施した。ピロータイトを用いた時より高い反応温度を必要とするため、高温での石英管の破損を防ぐ二重真空封入法を導入した。さらにMg珪酸塩を炭素質コンドライトに変え、トロイライトをバッファーとして二重真空封入法にて、1430Cで100C/hでコンドリュール合成を行った。この中にニニンジェライトとオルダマイトを確認できた。また、この形成したコンドリュール形状組織は、エンスタタイトコンドライトのタイプIB型のコンドリュールと一致した。これは石英管内でシリカに富むガスが生成するためである。これによりエンスタタイトコンドライトのタイプIB型のコンドリュール形成過程を実験的に再現できることがわかった。実験結果の一部は、極域科学シンポジウムで英語による口頭発表を行った。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

リュウグウ試料分析と論文化を当年度６月頃に終えたために、本格的に当申請課題を開始することができた。

今後の研究の推進方策

一連の実験結果は次年度に地球惑星関連学会で口頭発表予定である。また英語による論文化を進める。エンスタタイトコンドライトにはニニンジェライトやオルダマイト以外にも還元性の高い鉱物が多種存在する。シュライバーサイトやペリアイトといった燐化鉄ニッケル合金の再現やカマサイト中の高いケイ素やクロム含有量の再現、などが対象になる。酸素分圧と硫黄分圧を制御して、さらに還元的な環境も実験的に上記の特異な鉱物の再現を試みる。

次年度使用額が生じた理由

予定していた実験を次年度に行うことにしたため。

研究成果

• [雑誌論文] A curation for uncontaminated Hayabusa2-returned samples in the extraterrestrial curation center of JAXA: from the beginning to present day (2023)
  • 著者名/発表者名: Yada Toru, et al. （Naoya Imae, 第29著者)
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 75 ページ: 170-201
  • DOI: 10.1186/s40623-023-01924-2
• [学会発表] CHRISTIANSEN FEATURE AND RESTSTRAHLEN FEATURE OF ROCKY SAMPLES FOR FUTURE THERMAL INFRARED EXPLORATION (2024)
  • 著者名/発表者名: S. Furukawa , T. Okada , Z.-L. Li , Y. Shimaki , N. Sakatani , H. Senshu , T. Sekiguchi , H. Demura , T. Arai , T. Kouyama , M. Kanamaru , T. Ishizaki , S. Tanaka , A. Yamaguchi , N. Imae , T. Ojima , R. Kanemaru
  • 学会等名: 55th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] シリカに富む多孔質南極微隕石：未知のタイプの太陽系外縁天体起源ダストか？ (2023)
  • 著者名/発表者名: 野口 高明、松本 里佳子、山口 亮、今栄 直也
  • 学会等名: JpGU
• [学会発表] Mild shock metamorphism experienced by surface particles of asteroid Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Naotaka Tomioka, Akira Yamaguchi, Motoo Ito, Masayuki Uesugi, Naoya Imae, et al.
  • 学会等名: JpGU
• [学会発表] LABORATORY ALTERATION EXPERIMENTS OF THE UNCONTAMINATED RYUGU PARTICLES (2023)
  • 著者名/発表者名: N. Imae, N. Tomioka, M. Uesugi, A. Yamaguchi, M. Ito, M. Kimura, R. C. Greenwood, T. Kawai, N. Shirai, T. Ohigashi, M.-C. Liu, K. Uesugi, A. Nakato, K. Yogata, H. Yuzawa, Y. Kodama, M. Yasutake, K. Hirahara, A. Takeuchi, I. Sakurai, I. Okada, Y. Karouji, T. Yada, M. Abe, and T. Usui
  • 学会等名: MetSoc
  • 国際学会
• [学会発表] COMPARISON BETWEEN CARBON AND NITROGEN IN SURFACE AND SUB-SURFACE MATERIALS FROM ASTEROID (162173) RYUGU (2023)
  • 著者名/発表者名: Monica. M. Grady , A. B. Verchovsky , R. C. Greenwood , F. A. J. Abernethy , I. A. Franchi , M. Suttle , M. Ito , N. Tomioka , M. Uesugi , A. Yamaguchi , M. Kimura , N. Imae , N. Shirai , T. Ohigashi , J.-P. Bibring, D. Loizeau, C. Pilorge , M-C. Liu , T. Yada , M. Abe , T. Usui
  • 学会等名: MetSoc
  • 国際学会
• [学会発表] QUANTITATIVE EVOLVED GAS ANALYSIS OF RYUGU SAMPLES IN COMPARISON WITH CI METEORITES (2023)
  • 著者名/発表者名: A. B. Verchovsky , F. A. J. Abernethy , M. Anand , I. A. Franchi , M. M. Grady , R. C. Greenwood , S. J. Barber , M. Suttle , M. Ito , N. Tomioka , M. Uesugi , A. Yamaguchi , M. Kimura , N. Imae , N. Shirai , T. Ohigashi , M-C. Liu , T. Yada , M. Abe , T. Usui
  • 学会等名: MetSoc
  • 国際学会
• [学会発表] EXTREMELY HIGH Xe CONCENTRATION IN THE HAYABUSA2 C0209 SAMPLE (2023)
  • 著者名/発表者名: A. B.Verchovsky , F. A. J. Abernethy , M. Anand , I. A. Franchi , M. M. Grady , R. C. Greenwood , S. J. Barber , M. Suttle , M. Ito , N. Tomioka , M. Uesugi , A. Yamaguchi , M. Kimura , N. Imae , N. Shirai , T. Ohigashi , M-C. Liu , T. Yada , M. Abe , T. Usui
  • 学会等名: MetSoc
  • 国際学会
• [学会発表] TIR MULTI-BAND SPECTROSCOPY OF METEORITES AND ROCKS FOR ASTEROID MISSIONS (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Okada , Z.-L. Li , S. Furukawa , Y. Shimaki , N. Sakatani , H. Senshu , T. Sekiguchi , H. Demura , T. Arai , T. Kouyama , M. Kanamaru , T. Ishizaki , S. Tanaka , A. Yamaguchi , N. Imae
  • 学会等名: MetSoc
  • 国際学会
• [学会発表] メラノフロジャイト仮晶を含む多孔質な南極微隕石：氷衛星地下海からの放出物か，未知の太陽系外縁天体の物質か？ (2023)
  • 著者名/発表者名: 野口高明 , 光成拓也 , 松本里佳子 , 山口亮 , 今栄直也 , 松本徹 , 荒木暢 , 湯澤勇人 , 三宅亮
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
• [学会発表] An experimental study on the formation of niningerite and oldhamite: Implication for the chondrule formation of the EH3 chondrite (2023)
  • 著者名/発表者名: N. Imae
  • 学会等名: The 14th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Thermal infrared spectroscopic features of meteorites, rocks, and minerals for the application to future planetary missions (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Furukawa , T. Okada , Z. LI , Y. Shimaki , N. Sakatani , H. Senshu , T. Sekiguchi , H. Demura , T. Arai , T. Kouyama , M. Kanamaru , T. Ishizaki , S. Tanaka , A. Yamaguchi , N. Imae
  • 学会等名: The 14th Symposium on Polar Science
  • 国際学会