微小隕石衝突による鉱物反射スペクトルの変化:宇宙風化作用と太陽系天体表層進化

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440159
• Research Institution: THE UNIVERISITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 佐々木 晶 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (10183823)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉田 精司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (80313203) ; 永原 裕子 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80172550) ; 柴田 裕実 東京大学, 原子力研究総合センター, 助教授 (30216014) ; 藤原 顕 文部科学省, 宇宙科学研究所, 教授 (70173482) ; 留岡 和重 神戸大学, 理学部, 教授 (00201658)
• Keywords: 宇宙風化作用 / 反射スペクトル / 小惑星 / 鉄微粒子 / パルスレーザ / 宇宙空間ダスト / 鉱物混合比 / 電子スピン共鳴

Research Abstract

本研究では天体表面における微小隕石等の衝突をパルスレーザー照射で再現したシミュレーション実験を行うことで微小鉄と反射スペクトル変化の関係を詳細に調べ、宇宙風化作用による天体表面物質の変化とそのメカニズムを明らかにすることを目的としている.本年度は、これまで行われていない、中間赤外領域(1.6μmから26μm)での反射スペクトル変化を測定した。本研究で購入した、フーリエ赤外分光機器、(照射実験のため)磁気軸受型真空ポンプを、使用した。
以前の測定では近赤外領域の2.5μmまでのデータしか取得されておらず、宇宙風化作用に伴う、反射率低下が中間赤外領域まで及んでいるかどうかはわかっていなかった。今回の計測では、30mJのレーザー照射スキャンを行った、かんらん石サンプルを、入射角50度、反射角50度の位置で反射スペクトルを計測した。その結果、中間赤外領域でも1回照射後に20-30%の反射率減少が見られることがわかる。特に、10μm付近のかんらん石の反射率の高いピークが、大きく減少することが明らかとなった。複数回数(5回、10回)の照射サンプルでは、赤外の反射率低下はあまり大きくない。これは、可視・近赤外領域とは異なる結果である。
宇宙風化作用の根本的原因と考えられている微小鉄について調べるために、電子スピン共鳴(ESR)測定を行った。また、ESR測定では、かんらん石試料および輝石試料について風化度があがるほど微小鉄の量が増加していることが初めて明らかにした。しかし、輝石試料では微小鉄量に関して飽和する効果が見られることもわかった。

Research Products

• [Publications] B.Kurahashi, C.Yamanaka, K.Nakamura, S.Sasaki: "Laboratory simulation of space weathering : ESR measurements of nanophase metallic iron in laser-irradiated materials"Earth, Planets and Space. 54. e5-e8 (2002)
• [Publications] S.Sasaki, T.Hiroi, K.Nakamura, Y.Hamabe, B.Kurahashi, M.Yamada: "Simulation of space weathering by nanosecond pulse laser heating : dependence on minearal composition, weathering trend of asteroids and discovery of nanophase iron particles"Adv.Space Res.. 29. 783-788 (2002)
• [Publications] S.Sasaki, T.Hiroi, K.Nakamura, Y.Hamabe, E.Kurahashi, M.Yamada: "Space Weathering : Spectral Change and Formation of Nanophase Iron Due to Pulse Laser Irradiation Simulating Impact heating of Interplanetary Dust Flux"Proceedings of IAU Colloquim 181 "Dust in the Solar System and Other Planetary Systems". 320-323 (2002)
• [Publications] S.Sasaki, K.Nakamura, Y.Hamabe, E.Kurahashi, T.Hiroi: "Production of iron nanopharticles by laser irradiation in a simulation of lunarlike space weathering"Nature. 410. 555-557 (2001)
• [Publications] H.Shitaba, et al.: "Micro-particle acceleration by a Van de Graaff accelerator and application to space and material sciences"Radiation Physics and Chemistry. 60. 277-282 (2001)