• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実績報告書

小惑星リュウグウ帰還試料の微量元素濃度・同位体組成分析

公募研究

研究領域水惑星学の創成
研究課題/領域番号 20H04609
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, 理学院, 教授 (00467028)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードリュウグウ / はやぶさ2 / 同位体比 / 微量元素存在度 / 隕石
研究実績の概要

2020年度は微小量のリュウグウ試料から微量元素濃度・放射起源同位体・安定同位体の測定を行うための技術を立ち上げた。2020年度当初は、実際に使用可能であるリュウグウ試料の総量が不明であったため、まずは30 mgの試料を使用可能であると仮定し、試料の酸分解、イオン交換法による化学分離、ならびに表面電離型質量分析計を用いたCr同位体比の分析法を立ち上げた。試料はHF・HNO3で分解したのち、最終的にHBrに溶解した。この溶液の一部(約1%)を分取し、2つに分けた。片方は硝酸でアタックすることにより、難溶性フッ化物を除去し、0.5M硝酸に溶かしてREEなどの存在度を測定した。もう片方はHFに溶解し、HFS元素の存在度をICP-MSで測定した。このようにして2グループに分けて元素存在度を測定することにより、難溶性フッ化物による微量元素の共同沈殿を避けながら存在度を正確に分析できることが分かった。
次に、イオン交換クロマトグラフィーによる元素分離では、17元素を単一バッチから一切の無駄なく相互分離する方法を立ち上げた。まずPbを分離し、その後、陰イオン交換樹脂でHFS元素(Ti, Zr, Hf, W, Mo)を主成分元素から分離した。主成分元素のフラクションからFeとUを分離したのち、Sr, Ba, REEの分離を行った。次にCaとCrの分離を陽イオン交換樹脂により行い、最終的にMgとNiを分離した。
表面電離型質量分析計を用いた同位体分析では、2μgのCrを用いたダイナミック法により、53Cr/52Cr、54Cr/52Cr比をそれぞれ10 ppm、20 ppmの誤差(2SD)で測定することに成功した。最終的にリュウグウアナログ試料として4つの炭素質コンドライトのTi, Cr同位体比を測定し、先行研究と調和的な結果を得ることに成功した。

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

2019年度に立ち上げ途中であった17元素の化学分離法について、全元素を分離する方法を最終的に確立することができた。また、これまで研究室で測定したことがなかったCrの同位体比も、先行研究と比べてそん色のない誤差で測定することに成功した。2020年12月には、はやぶさ2が試料を地球に持ち帰ることに成功し、その総重量が5.4グラムであることが判明した。これは予想を上回る重量であり、2021年度に実施する初期分析では、予想していた使用可能試料量のほぼ最大量を使えることとなった。このように、すべての計画がほぼ順調に進んでいるが、隕石試料を用いたリハーサル分析は、4試料・1回のみにとどまった。これはCOVID-19の影響であり、2021年5月現在でも、その影響は継続中である。

今後の研究の推進方策

はやぶさ2が地球に持ち帰ったリュウグウ試料の総重量は5.4グラムに達することが分かった。初期分析「Chemistry班」に分配される試料は2種類、合計100 mg程度となる予定である。この結果を受け、まずは分析スキームの最終調整を行う。試料が到着する6月末までの3か月間は、リハーサルを繰り返す。
試料到着後は、構築したフローに従って測定を行う。試料を酸で溶解し、一部(1%以下)を分取して主要元素・微量元素の存在度を新規導入するICP-MS(サーモフィッシャーサイエンティフィック社・iCAP-TQ)で測定する。次に、残りの溶液から17元素を段階的に化学分離し、放射起源同位体および安定同位体の測定を質量分析計(TIMS・MC-ICP-MS)により実施する。最終的に得られた結果を、他の初期分析チームの結果と照らし合わせ、リュウグウの起源について総合的に議論する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] EXAFS Determination of Clay Minerals in Martian Meteorite Allan Hills 84001 and Its Implication for the Noachian Aqueous Environment2021

    • 著者名/発表者名
      Nakada Ryoichi、Tanabe Gaku、Kajitani Iori、Usui Tomohiro、Shidare Masashi、Yokoyama Tetsuya
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 ページ: 176~176

    • DOI

      10.3390/min11020176

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nucleosynthesis: The Where and How2021

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Tetsuya、Tsujimoto Takuji
    • 雑誌名

      Encyclopedia of Geology 2nd Edition

      巻: 5 ページ: 1~19

    • DOI

      10.1016/B978-0-08-102908-4.00121-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Problem of Iron Isotope Composition of the Earth and Moon. Data on δ57Fe of Luna 16, Luna 20, and Luna 24 Lunar Soil Samples (Report on the XXII Symposium on the Geochemistry of Stable Isotopes, Moscow, October 29?31, 2019)2020

    • 著者名/発表者名
      Galimov E. M.、Okabayashi S.、Yokoyama T.、Hirata T.、Terakado K.
    • 雑誌名

      Geochemistry International

      巻: 58 ページ: 1193~1198

    • DOI

      10.1134/S0016702920110063

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Compositional heterogeneity of Archean mantle estimated from Sr and Nd isotopic systematics of basaltic rocks from North Pole, Australia, and the Isua supracrustal belt, Greenland2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Hitomi、Sano Ayane、Kagami Saya、Yokoyama Tetsuya、Ishikawa Akira、Komiya Tsuyoshi、Iwamori Hikaru
    • 雑誌名

      Precambrian Research

      巻: 347 ページ: 105803~105803

    • DOI

      10.1016/j.precamres.2020.105803

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new concept for the genesis of felsic magma: the separation of slab-derived supercritical liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Taniuchi Hajime、Kuritani Takeshi、Yokoyama Tetsuya、Nakamura Eizo、Nakagawa Mitsuhiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 1~9

    • DOI

      10.1038/s41598-020-65641-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magma plumbing system for the Millennium Eruption at Changbaishan volcano, China: Constraints from whole-rock U?Th disequilibrium2020

    • 著者名/発表者名
      Kuritani Takeshi、Nakagawa Mitsuhiro、Nishimoto Jumpei、Yokoyama Tetsuya、Miyamoto Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Lithos

      巻: 366-367 ページ: 105564~105564

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2020.105564

    • 査読あり
  • [学会発表] Sulfur species in carbonates of a 4.1-billion-year old Martian meteorite constraining conditions of water on ancient Mars2020

    • 著者名/発表者名
      Kajitani, I., Nakada, R., Koike, M., Tanabe, G., Usui, T., Matsu'ura, F., Fukushi, K., Yokoyama, T.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint meeting 2020, On-line
  • [学会発表] Small-scale isotopic analysis of geological materials using the Laser Ablation with Filter (LAF) sampling method2020

    • 著者名/発表者名
      Masuda, Y., Yokoyama, T., Okabayashi, S., Ishikawa, A.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint meeting 2020, On-line
  • [学会発表] Highly siderophile element mobility during serpentinization of forearc mantle peridotite2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, N., Ishikawa, A., Yokoyama, T.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint meeting 2020, On-line
  • [学会発表] Highly siderophile geochemistry of komatiites from Pilbara Craton, Western Australia2020

    • 著者名/発表者名
      Nakano. S., Ishikawa, A., Ueno, Y., Yokoyama, T.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint meeting 2020, On-line
  • [学会発表] 神津島流紋岩及び玄武岩質捕獲岩の地球化学的研究2020

    • 著者名/発表者名
      田村達也、横山哲也、石川晃
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint meeting 2020, On-line
  • [学会発表] Origin and evolution of distinct isotopic variabilities for Sr, Mo, and Nd within inner and outer solar system2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Fukai, R., Nagai, Y., Hirata, T.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint meeting 2020, On-line
  • [学会発表] Origin and evolution of distinct isotopic variabilities for Sr, Mo, and Nd within CC and NC reservoirs (Keynote Talk)2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T., Fukai, R., Nagai, Y., Hirata, T.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference, On-line
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Origin of Hawaiian mantle xenoliths: fragments of mantle plume?2020

    • 著者名/発表者名
      Fujita, R., Ishikawa, A., Yokoyama, T., Garcia, M.O.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference, On-line
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessment of the effect of mass-dependent fractionation on 142Nd compositions in Archean rocks2020

    • 著者名/発表者名
      Fukai, R., Asanuma, H., Komiya, T., Yokoyama, T., Hirata, T.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference, On-line
    • 国際学会
  • [学会発表] Lead Isotope Analysis for Picogram Size Samples by TE-DS-TIMS using Amplifier equipped with 10^13 Ohm Resistor2020

    • 著者名/発表者名
      Fukami, Y., Tobita, M., Yokoyama, T., Suzuki, K.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference, On-line
    • 国際学会
  • [学会発表] No impact signatures in Earth’s oldest rocks from Acasta Gneiss Complex, Canada2020

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, A., Koshida, K., Suzuki, K., Yokoyama, T., Komiya, T.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference, On-line
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Laser Ablation with Filter (LAF) sampling method for micro-scale isotopic analysis of geologic materials2020

    • 著者名/発表者名
      Masuda, Y., Yokoyama, T., Okabayashi, S., Ishikawa, A.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference, On-line
    • 国際学会
  • [学会発表] 10^13Ω抵抗付増幅器を使用したTE-DS-TIMSによる極微量鉛同位体分析における時定数補正について2020

    • 著者名/発表者名
      深海雄介、飛田南斗、横山哲也、鈴木勝彦
    • 学会等名
      日本地球化学会年会、オンライン
  • [学会発表] 隕石の重元素同位体異常にまつわる最近の話題2020

    • 著者名/発表者名
      横山哲也
    • 学会等名
      研究会「星の錬金術から銀河考古学へ」 、オンライン
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent progress in the application of nucleosynthetic isotope anomalies in meteorites2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, T.
    • 学会等名
      ISAS Colloquium, on-line
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi