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2011 年度 実績報告書

重元素安定同位体の高精度分析による原始太陽系星雲の物質不均質分布の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23340171
研究機関東京工業大学

研究代表者

横山 哲也  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (00467028)

研究分担者 平田 岳史  京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10251612)
中本 泰史  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (60261757)
キーワード高精度同位体測定 / 原始太陽系星雲 / 隕石 / 重元素安定同位体異常 / TIMS / ICP-MS / ダスト粒子 / 輸送モデリング
研究概要

本課題は原始太陽系星雲の化学的不均質、特に惑星形成時における重元素安定同位体の不均質分布に焦点を当て、その不均質の程度や生み出した原因の解明を目的としている。最新の質量分析技術を駆使して始原的隕石の重元素同位体組成を超高精度で測定し、その結果を原始惑星系円盤内におけるダスト粒子の輸送・成長に関する物理モデリングと融合するという新しい試みである。初年度における本課題の研究計画は、(1)対象となる隕石の選択と入手、(2)隕石の適切な分解法の確立、(3)TIMS・ICP-MSによるSr・Nd・Os・Ru同位体分析法の開発、および(4)同位体データと円盤内ダスト粒子の進化過程を結びつけるためのモデル構築、であった。まず(1)については太陽系初期の情報を色濃く残す始原的隕石を中心に試料選択を行った。研究代表者が元々所持していた試料に加え、販売業者からの購入や他研究機関からの譲渡などにより、コンドライトは炭素質・エンスタタイト・普通・Rをそれぞれ17種・5種・59種・2種、エイコンドライトを14種、更に石鉄・鉄隕石13種を揃えた。これにより初期太陽系の幅広い時空間をカバーする試料群を得た。次に(2)について、液相レーザーアブレーション法(LAL法)による試料分解法の開発を行なった。これは固体試料にフェムト秒レーザーを照射して試料をナノ粒子サイズに分解する新手法である。普通隕石の金属相および鉄隕石に本手法を適用し、Fe同位体測定を行なった。その結果、風化生成物の影響を最小限に抑え、正確な安定同位体情報を引き出すことができた。アルカリ融解法の開発も同時に行なう予定であったが、実用化には至っていない。(3)に関しては対象元素を変更し、N-TIMSによるMoおよびTe同位体測定法の開発を集中的に行なった。標準物質の繰り返し再現性は、他グループによる最新のMC-ICP-MSによる分析と同程度であった。コンドライト隕石全岩試料およびその酸リーチング液の分析を行ない、Moには元素合成起源の同位体異常が存在し、Teには存在しないことを発見した。(4)では,小惑星(隕石母天体)が形成される際に生成し得る主要元素の不均一性について,惑星集積理論に基づいた検討を行った。その結果,小惑星は百分の一程度の不均一性を内包する可能性があることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
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

4つの研究計画はいずれもほぼ予定通り進行している。計画(1)二必要試料の9割以上は既に確保した。計画(2):アルカリ融解法の確立が若干遅れているものの、LAL法の開発は順調である。計画(3):分析元素の変更はあったが、MoとTe同位体分析の開発に集中した。隕石試料の測定まで至ったことは予想以上の進展である。計画(4):微惑星段階以降の不均質性については検討が進んだ。

今後の研究の推進方策

これまでの研究計画に沿って発展させていく。岩石の分解法開発については、若干遅れているアルカリ融解法の開発に力を入れる。アンモニウム塩融剤を用いて、微量元素汚染を極力防ぐ手法を開発する。同時に、高温高圧分解法による隕石の完全融解の可能性も追求する。従来の高温高圧分解ではフッ化水素酸と硝酸の混酸が一般的に用いられてきたが、ここに硫酸を加えることで、難溶性のプレソーラー炭化ケイ素などを分解できる可能性がある。一方、液相レーザーアブレーション法(LAL法)ではこれまでの金属相に加え、ケイ酸塩相への適用も目指して開発を続行する。既に実施している隕石試料のMo・Te同位体分析は測定数を増やすだけでなく、測定精度の更なる向上も試みる。同時に隕石全岩試料について、Sr・Nd・Ru同位体の分析を開始する。また、物理モデリングに関しては円盤内ダスト粒子の移動について,検討を始める。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (22件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of Photoevaporation on Snow Line at the Surface of Opatically Thick Circumstellar Disks around Herbig Ae/Be Stars2012

    • 著者名/発表者名
      Oka, A., Inoue, A.K., Nakamoto, T., Honda, M.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 747 ページ: 138-149

    • DOI

      10.1088/0004-637X/747/2/138

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copper isotopic characteristics of copper-rich minerals from the Horoman peridotite complex, Hokkaido, northern Japan2012

    • 著者名/発表者名
      Ikehata, K., Hirata, T.
    • 雑誌名

      Economic Geology

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The molybdenum isotopic composition of the modern ocean2012

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, Y., Takano, S., Firdaus, M.L., Norisuye, K., Hirata, T., Vance, D., Sohrin, Y.
    • 雑誌名

      Geochemical Journal

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Laser Ablation in Liquid (LAL) technique as a new sampling technique for elemental and isotopic analysis using ICP-mass spectrometry2011

    • 著者名/発表者名
      Okabayashi, S., Yokoyama, T.D., Kon, Y., Yamamoto, S., Yokoyama, T., and Hirata, T
    • 雑誌名

      J. Anal. Atom. Spectrom

      巻: v.26 ページ: 1393-1400

    • DOI

      10.1039/c0ja00200c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessment of nebular versus parent body processes on presolar components present in chondrites : Evidence from osmium isotopes2011

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Alexander, C.M.O'D., Walker, R.J.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 305 ページ: 115-123

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2011.02.046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of Snow Line in Optically Thick Protoplanetary Disks : Effects of Water Ice Opacity and Dust Grain Size2011

    • 著者名/発表者名
      Oka, A., Nakamoto, T., Ida, S.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 738 ページ: 141-151

    • DOI

      10.1088/0004-637X/738/2/141

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determinations of REE Abundance and U-Pb age of Zircons using Multispot Laser Ablation-ICP-Mass Spectrometry2011

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T.D., Suzuki, T., Kon, Y., Hirata, T.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 83 ページ: 8892-8899

    • 査読あり
  • [学会発表] Strontium Isotope Anomalies in Allende and Tagish Lake Meteorites : Results for Sequential Acid Leaching Experiments2012

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Ito, N., Okui, W., Fukami, Y.
    • 学会等名
      43rd Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      The Woodlands, Texas, USA
    • 年月日
      2012-03-21
  • [学会発表] Tellurium Isotope Anomalies in Carbonaceous Chondrites : Results for Sequential Acid Leaching Experiments2012

    • 著者名/発表者名
      Fukami, Y., Yokoyama, T.
    • 学会等名
      43rd Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      The Woodlands, Texas, USA
    • 年月日
      2012-03-20
  • [学会発表] Uranium-series Disequilibrium in Volcanic Rocks from the Northeast Japan Arc2012

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Iwamori, H., Ueki, K.
    • 学会等名
      Misasa-2012 and Geofluid 2
    • 発表場所
      鳥取県東伯郡三朝町(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-19
  • [学会発表] 小惑星探査により展開されるサイエンスの一案2011

    • 著者名/発表者名
      中本泰史
    • 学会等名
      はやぶさ2から考えるサイエンス研究会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2011-12-15
  • [学会発表] Uranium-series disequilibrium in volcanic rocks from the Northeast Japan Arc2011

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Iwamori, H., Ueki, K.
    • 学会等名
      AGU fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2011-12-08
  • [学会発表] Breakthrough in Thermal Ionization of Mass Spectrometry (TIMS)2011

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama T.
    • 学会等名
      Japan-Korea Joint Meeting of Isotope-Ratio Mass Spectrometry(同位体比部会)
    • 発表場所
      Haeundae Grand Hotel, Busan, Korea
    • 年月日
      2011-11-23
  • [学会発表] Development of chemical separations of Mo for the study of precise Moisotope analysis in chondrites2011

    • 著者名/発表者名
      Nagai Y., Yokoyama T.
    • 学会等名
      Japan-Korea Joint Meeting of Isotope-Ratio Mass Spectrometry(同位体比部会)
    • 発表場所
      Haeundae Grand Hotel, Busan, Korea
    • 年月日
      2011-11-23
  • [学会発表] Sr isotope anomalies in Allende and Tagish Lake meteorites : Results for a leaching experiment2011

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Ito, N., Okui, W.
    • 学会等名
      Chemical Evolution of the Universe
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2011-11-01
  • [学会発表] Stable Os isotopes : search for exosolar input from Precambrian sediments2011

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Nakane, F., Maruyama, S.
    • 学会等名
      Chimondai Symposium
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2011-10-31
  • [学会発表] 始原的隕石における高精度Mo同位体比分析のための化学分離法の開発2011

    • 著者名/発表者名
      永井友一朗、横山哲也
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-16
  • [学会発表] N-TIMSによる始原的隕石中テルルの同位体異常の探索2011

    • 著者名/発表者名
      深海雄介、横山哲也
    • 学会等名
      日本地球化学会第58回大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] COコンドライト隕石中のCAIの年代学2011

    • 著者名/発表者名
      明星邦弘、横山哲也、佐野有司、高畑直人、杉浦直治
    • 学会等名
      日本地球化学会2011年年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] TIMS中で起きるPbの異常な質量分別2011

    • 著者名/発表者名
      森智比古、横山哲也
    • 学会等名
      日本地球化学会2011年年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] 岩石標準試料及び隕石の^<238>U/^<235>U同位体比測定2011

    • 著者名/発表者名
      渡辺龍哉、横山哲也
    • 学会等名
      日本地球化学会2011年年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] 始原的隕石のストロンチウム安定同位体比分析2011

    • 著者名/発表者名
      奥井航、横山哲也
    • 学会等名
      日本地球化学会2011年年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] TIMSを用いた超高精度Nd同位体比測定法の開発2011

    • 著者名/発表者名
      高橋宏和、横山哲也
    • 学会等名
      日本地球化学会2011年年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] ステップワイズ法による始原的隕石の多元素同位体異常検出の試み2011

    • 著者名/発表者名
      横山哲也、伊藤伸朗、永井友一朗
    • 学会等名
      日本地球化学会2011年年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] Search for Nucleosynthetic Tellurium Isotopic Anomalies in Meteorites by N-TIMS2011

    • 著者名/発表者名
      Fukami, Y., Yokoyama, T.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Prague, Czech Eepublic
    • 年月日
      2011-08-15
  • [学会発表] Iron Isotopic Signature for Weathered Ordinary Chondrites : Application of the LAL sampling-ICP-MS Technique for Cosmochemical Sample2011

    • 著者名/発表者名
      Okabayashi S, Yokoyama T, Yokoyama T, Hirata T
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2011-08-15
  • [学会発表] Evaluation of In-House Metallic Standard for Siderophile Elements Using fs-La-ICPMS2011

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama TD, Imai T, Uchiyama Y, Suzuki T, Yokoyama T, Takeyama M, Takahashi E, Hirata T
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2011-08-15
  • [学会発表] Advances in Resolution and Accuracy of in-situ Determination of Isotope Ratios2011

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Hirata
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-15
  • [学会発表] Evaluation of parent body processes on presolar components in chondrites2011

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Alexander, C.M.O'D., Walker, R.J.
    • 学会等名
      日本地球惑星連合2010年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2011-05-26
  • [図書] Advances in laser ablation-multi-collector ICP-MS, in "Isotopic Analysis-Fundamentals and Applications using ICP-MS"(eds by F. Vanhaecke and P.Degryse)2012

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Hirata
    • 総ページ数
      22
    • 出版者
      Wiley VCH

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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