2021 Fiscal Year Research-status Report
太陽風照射下における鉱物中の欠陥－水素相互作用と天体表層物質進化
| Project/Area Number |
20K14537
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
伊神 洋平 京都大学, 理学研究科, 助教 (30816020)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 宇宙風化 / 水素 / 格子欠陥 / 電子顕微鏡 / 電子分光 / イオン照射損傷 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
月や小惑星表層で観測される水の主要な起源プロセスの一つとして太陽風として照射される水素イオンと鉱物中の酸素との結合が提案されている。しかし、通常は鉱物に固溶しがたい水素がどのように結晶内に留まり水生成に至るのか明確な説明はなされていない。本研究では、鉱物試料への水素イオン照射実験と透過型電子顕微鏡・関連分光分析を実施することで、ナノ領域に潜む天体表層での水生成メカニズムの解明を目的としている。昨年度は基本的な酸化物構造を持つαアルミナ（コランダム）結晶に対して水素イオンを照射した試料の分析を行い、水素の注入深さがはじき出し損傷ピークに近いため注入水素が結晶外に拡散する前に結合の切れた酸素原子と化学的に結びつき結晶内に留まりうることを実験的に明らかにした。本年度（２０２１年度）はこの成果をまとめて公表するとともに、小惑星表層により多く存在するケイ酸塩鉱物のイオン照射損傷の分析に着手した。多様な構造をとるケイ酸塩を様々な観点で分類し、損傷組織・損傷過程・生じる欠陥の構造がどのように異なるか検討を進めた。また、本研究において重視する電子線分析の機能拡張を行い、研究室所管の装置による局所領域からの回折／分光データの系統的取得とデータ解析の環境を整備した。この活用により、各試料においてイオン照射のごく初期に特徴的な密度変化が生じることを見出した。また、ケイ酸塩と基本酸化物ではナノスケールでの損傷組織の特徴が明確に異なることが分かった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度までの分析結果を国際誌に発表し、それを土台としてケイ酸塩鉱物のイオン照射損傷および水素との反応性について分析と解釈を進めた。また、本研究の基礎となる電子顕微鏡分析の機能拡張をおおむね完了した。イオン照射実験試料からはケイ酸塩鉱物種のみに見られる特徴的組織を見出した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの分析結果や新たに構築した分析環境を活用し、複数種のケイ酸塩鉱物の照射実験試料の分析を進める。その結果をまとめ、ケイ酸塩特有の損傷組織についてその形成に至る素過程を明らかにする。また、各欠陥構造について電子線による構造解析／分光分析を併せて行い水素との化学的な関連性を読み解く。これらの結果をまとめ、先行研究にて観察されている月や小惑星粒子の宇宙風化組織の解釈に応用し、各天体最表層の水素の状態と分布における太陽風照射の影響を統一的に理解することを目指す。
|
